(57)【要約】光起電力電池、表面搭載多接合光起電力電池を加工するための方法、ソーラパネルを組み立てるための方法、および光起電力電池を備えるソーラパネルが、開示される。表面搭載多接合光起電力電池は、前面エピタキシャル層を後面上の接触パッドに相互接続するためのウエハ貫通ビアを含む。ウエハ貫通ビアは、ヘテロエピタキシャルＩＩＩ−Ｖ半導体層の間でエッチング速度の大きな差異を伴わずに、非選択的に半導体材料を除去する、ウェットエッチングプロセスを使用して形成される。
2019519920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前基板表面および後基板表面を有する基板と、
前記前基板表面を覆うヘテロエピタキシャル層と、
前記ヘテロエピタキシャル層の一部を覆い、それに電気的に接続される前面接点と、
前記前面接点および前記ヘテロエピタキシャル層を覆う光学接着剤と、
前記光学接着剤を覆うカバーガラスと、
前記後基板表面の一部の下に位置し、それに電気的に接続される後面はんだパッドと、
前記後基板表面の下に位置し、それから絶縁される前面はんだパッドと、
前記前面はんだパッドおよび前記前面接点を相互接続するウエハ貫通ビアと
を備える、表面搭載多接合光起電力電池。
【請求項２】
前記基板は、厚さ１５０μｍ未満である、請求項１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【請求項３】
前記表面搭載多接合光起電力電池は、０．０９ｇ／ｃｍ２未満の面積あたりの単位質量によって特徴付けられる、請求項１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【請求項４】
前記ヘテロエピタキシャル層は、少なくとも２つの接合部を備える、請求項１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【請求項５】
前記ヘテロエピタキシャル層の第１の部分を覆う反射防止コーティングと、
前記ヘテロエピタキシャル層の第２の部分を覆うパターン化キャップ領域と、
前記パターン化キャップ領域を覆い、それに電気的に接続される前側金属パッドであって、前記前側金属パッドは、底面を備える、前側金属パッドと、
前記後基板表面から前記前側金属パッドまで延在するウエハ貫通ビアであって、前記ウエハ貫通ビアは、側壁を備える、ウエハ貫通ビアと、
前記後基板表面の一部および前記ウエハ貫通ビアの前記側壁を覆う不動態化層と、
前記不動態化層および前記ウエハ貫通ビア内の前記前側金属パッドの前記底面の下に位置する金属層と
をさらに備え、
前記ヘテロエピタキシャル層の前記少なくとも第１の部分を覆う前記反射防止コーティングの少なくとも一部は、前記ウエハ貫通ビアの前記側壁上の前記不動態化層と前記パターン化キャップ領域との間に、および、前記前側金属パッドと前記ヘテロエピタキシャル層との間に配置される、請求項１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【請求項６】
前記ウエハ貫通ビアは、平滑な側壁表面によって特徴付けられ、前記後基板表面は、孔食を含まない、請求項１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【請求項７】
前記ヘテロエピタキシャル層の第１の部分の下に位置する反射防止コーティングと、
前記ヘテロエピタキシャル層の第２の部分の下に位置するパターン化キャップ領域と、
前記反射防止コーティングおよび前記パターン化キャップ領域の一部を覆う前側金属と、
前記後基板表面から前記反射防止コーティングの一部を通して延在するウエハ貫通ビアと、
前記ウエハ貫通ビアの側壁を覆う不動態化層と、
前記不動態化層を覆い、前記ウエハ貫通ビアの底部を塞ぐ金属層と、
前記金属層を覆い、前記ウエハ貫通ビアを充填する金属と
をさらに備える、請求項１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【請求項８】
前記前側金属の一部と前記ヘテロエピタキシャル層との間にＡＲＣ層をさらに備える、請求項１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【請求項９】
前記ウエハ貫通ビア側壁の一部と前記パターン化キャップ領域との間にＡＲＣ層をさらに備える、請求項１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【請求項１０】
請求項１に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池を備える、光起電力モジュール。
【請求項１１】
前相互接続基板表面および後相互接続基板表面を備える相互接続基板と、
前記相互接続基板に搭載される、請求項１に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池と
を備える、請求項１０に記載の光起電力モジュール。
【請求項１２】
前記相互接続基板は、
請求項１に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池のそれぞれの間の相互接続と、
複数のバイパスダイオードであって、前記複数のバイパスダイオードはそれぞれ、請求項１に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池のうちの１つ以上のものに相互接続される、複数のバイパスダイオードと
を備え、
前記複数のバイパスダイオードはそれぞれ、前記相互接続基板に搭載される、請求項１１に記載の光起電力モジュール。
【請求項１３】
前記光起電力モジュールは、前表面積を備え、
請求項１に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池は、前記前表面積の少なくとも７０％を被覆する、請求項１６に記載の光起電力モジュール。
【請求項１４】
請求項１０に記載の光起電力モジュールを備える、電力システム。
【請求項１５】
請求項１に記載の表面搭載多接合光起電力電池のうちの少なくとも１つを相互接続基板に表面搭載することを含む、光起電力モジュールを加工する方法。
【請求項１６】
半導体ウエハを提供することであって、前記半導体ウエハは、
前基板表面および後基板表面を有する基板と、
前記前基板表面を覆うヘテロエピタキシャル層と、
前記ヘテロエピタキシャル層の一部を覆い、それに電気的に接続される前面接点と、
前記前面接点および前記ヘテロエピタキシャル層を覆う光学接着剤と、
前記光学接着剤を覆うカバーガラスと
を備える、ことと、
前記基板を薄化することと
を含む、多接合光起電力電池を加工する方法。
【請求項１７】
前記前面接点を前記後基板表面の下に位置する前接触パッドに相互接続するウエハ貫通ビアを形成することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記後基板表面に相互接続される後面接点を形成することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板を薄化することは、ウェットエッチング、裏面研削、リフトオフ、または前述のうちのいずれかの任意の組み合わせを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前基板表面および後基板表面を有する基板と、
前記前基板表面を覆うヘテロエピタキシャル層と、
前記ヘテロエピタキシャル層の一部を覆い、それに電気的に接続される前面接点と、
前記前面接点および前記ヘテロエピタキシャル層を覆う光学接着剤と、
前記光学接着剤を覆うカバーガラスと、
前記後基板表面の一部の下に位置する不動態化層と、
前記不動態化層の一部の下に位置する後金属パッドと、
前記前金属接点および前記後金属パッドを電気的に相互接続するウエハ貫通ビアと、
前記後基板表面に電気的に接続される裏側金属と
を備える、表面搭載多接合光起電力電池。
【請求項２１】
前記ヘテロエピタキシャル層の一部を覆うパターン化キャップ領域と、
前記ヘテロエピタキシャル層の一部を覆う反射防止コーティングと
を備え、
前記前面接点は、前記パターン化キャップ領域を覆い、前記パターン化キャップ領域に電気的に接続される、請求項２０に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【請求項２２】
前記反射防止コーティングは、前記パターン化キャップ領域内で前記ヘテロエピタキシャルを覆い、
前記反射防止コーティングは、前記ウエハ貫通ビアの前記側壁を覆う、請求項２１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【請求項２３】
請求項２０に記載の複数の前記表面搭載多接合光起電力電池を備える、光起電力モジュール。
【請求項２４】
前相互接続基板表面および後相互接続基板表面を備える相互接続基板と、
前記相互接続基板に搭載される、請求項２０に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池と
を備える、請求項２３に記載の光起電力モジュール。
【請求項２５】
前記相互接続基板は、
請求項２０に記載の前記複数の表面搭載多接合光起電力電池のそれぞれの間の相互接続と、
複数のバイパスダイオードであって、前記複数のバイパスダイオードはそれぞれ、請求項２０に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池のうちの１つ以上のものに相互接続される、複数のバイパスダイオードと
を備え、
前記複数のバイパスダイオードはそれぞれ、前記相互接続基板に搭載される、請求項２４に記載の光起電力モジュール。
【請求項２６】
前記モジュールは、前表面積を備え、
請求項２０に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池は、前記前表面積の少なくとも７０％を被覆する、請求項２３に記載の光起電力モジュール。
【請求項２７】
請求項２３に記載の光起電力モジュールを備える、電力システム。
【請求項２８】
請求項２０に記載の表面搭載多接合光起電力電池のうちの少なくとも１つを相互接続基板に相互接続することを含む、光起電力モジュールを加工する方法。
【請求項２９】
相互接続することは、表面搭載することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
半導体ウエハを提供することであって、前記半導体ウエハは、
前基板表面および後基板表面を有する基板と、
前記前基板表面を覆うヘテロエピタキシャル層と、
前記ヘテロエピタキシャル層の第１の部分を覆うパターン化キャップ領域と
を備える、ことと、
前記ヘテロエピタキシャル層から前記基板内まで延在するウエハ貫通ビアをエッチングすることと、
前記ヘテロエピタキシャル層の第２の部分の上および前記ウエハ貫通ビアの側壁ならびに底部の上に反射防止コーティングを堆積させることと、
前記ウエハ貫通ビアの前記底部上の前記反射防止コーティングをエッチングし、前記基板を露出することと、
前記パターン化キャップ領域の少なくとも一部、前記パターン化キャップ領域内の前記反射防止コーティング、前記ウエハ貫通ビアの前記側壁、および前記ウエハ貫通ビアの前記底部を覆う、前面接点を堆積させることと、
前記前面接点、前記パターン化キャップ領域、および前記反射防止コーティングを覆う、光学接着剤を適用することと、
前記光学接着剤を覆うカバーガラスを適用することと、
前記基板を薄化することと
を含む、多接合光起電力電池を加工する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１６年５月２７日に出願された米国仮出願第６２／３４２，６６０号の３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１９（ｅ）のもとでの利益を主張するものであり、該仮出願は、全体的に参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
（分野）
本開示は、光起電力電池、光起電力電池を加工するための方法、ソーラパネルを組み立てるための方法、および光起電力電池を備えるソーラパネルに関する。具体的には、本開示は、表面搭載多接合光起電力電池に関する。表面搭載多接合光起電力電池は、前面エピタキシャル層を後面上の接触パッドに相互接続するためのウエハ貫通ビアを含む。ウエハ貫通ビアは、ヘテロエピタキシャルＩＩＩ−Ｖ半導体層の間でエッチング速度の大きな差異を伴わずに、非選択的に半導体材料を除去する、ウェットエッチングプロセスを使用して形成される。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
従来の多接合太陽電池は、それらの高い効率により、地上および宇宙用途のために広く使用されている。図１に示されるような多接合太陽電池（１００）は、半導体基板上のスタックの中でエピタキシの薄い領域を成長させることによって実現される、接合部またはサブセル（１０６、１０７、および１０８）として当技術分野で公知である、直列接続されている複数のダイオードを含む。スタックの中の各サブセルは、一意のバンドギャップを保有し、太陽のスペクトルの異なる部分を吸収し、それによって、太陽エネルギー変換の効率を改良するために最適化される。これらのサブセルは、太陽のスペクトルの異なる部分を吸収するために、異なる光学、電気、および物理的性質を伴う種々の半導体材料から選定される。材料は、サブセルのバンドギャップが上部サブセル（１０６）から底部サブセル（１０８）まで次第により小さくなるように配列される。したがって、高エネルギー光子は、上部サブセルに吸収され、低エネルギー光子は、それらが吸収される下部サブセルまで通過する。全てのサブセルでは、電子正孔対が、生成され、電流が、太陽電池の中の抵抗接点において収集される。サブセルを形成するために使用される半導体材料は、例えば、ゲルマニウムと、周期表上のＩＩＩ族およびＶ族からの１つ以上の元素の合金とを含む。これらの合金の実施例は、例えば、リン化インジウムガリウム、リン化インジウム、ヒ化ガリウム、ヒ化アルミニウムガリウム、ヒ化インジウムガリウム、および希薄窒化物化合物を含む。三元および四元化合物半導体に関して、広範囲の合金比率が、使用されることができる。
【０００４】
従来の光起電力電池を使用して、宇宙衛星に給電するために使用されるソーラアレイは、典型的には、手動で組み立てられ、高い費用をもたらし、信頼性問題の危険性を導入する。ほぼ全ての現在利用可能な宇宙光起電力電池は、隣接する電池を相互接続するための溶接された相互接続タブ、および各個々の光起電力電池上の溶接されたまたはモノリシックに統合されたバイパスダイオードを採用する。バイパスダイオード、相互接続、およびカバーガラスと組み立てられた光起電力電池は、航空宇宙業界では「カバーガラス相互接続電池」または「ＣＩＣ」と称される。これらのＣＩＣは、典型的には、手動プロセスステップを使用して組み立てられる。市販のＣＩＣの機械的設計は、過去２０年間で実質的に変化していない。
【０００５】
ＣＩＣおよびソーラアレイアセンブリの両方で使用される、高価な手動プロセスステップと関連付けられる全体的なステップの数を削減するために、業界は、４インチおよび６インチＧｅ基板の両方を使用する、ますます大型のＣＩＣに移行している。
【０００６】
通常、光起電力電池は、太陽光発電モジュールの総費用の約２０％に寄与する。より高い光起電力電池効率は、より費用効率的なモジュールを意味する。より少ない光起電力デバイスが、次いで、同量の出力電力を発生させるために必要とされ、より少ないデバイスを用いたより高い電力の発生は、構造ハードウェア、組立プロセス、電気接続のための配線のための費用等のシステム費用の削減につながる。加えて、同一の電力を発生させるために高効率光起電力電池を使用することによって、より小さい表面積、より少ない支持構造、およびより低い人件費が、アセンブリ配設のために要求される。
【０００７】
光起電力モジュールは、宇宙船電力システムの中の有意な構成要素である。軌道の中へ衛星を打ち上げるための打ち上げ費用が非常に高価であるため、より軽量かつより小型の光起電力モジュールが、常に好ましい。光起電力電池の効率的な表面積利用は、大型光起電力アレイと関連付けられる質量および燃料ペナルティを削減するために、宇宙電力用途にとって特に重要である。１つのソーラアレイが所与の打ち上げ質量のために発生させ得る電力を反映する、より高い比出力（光起電力アレイ質量にわたって発生されるワット数）は、光起電力アレイのサイズおよび重量が同一の電力出力のためにより少ないであろうため、より効率的な光起電力電池を用いて達成されることができる。加えて、より高い比出力は、所与のサイズおよび形状の光起電力アレイにわたってより高密度で配列される、より小型の電池を使用して達成されることができる。
【０００８】
多接合光起電力電池の相互接続は、典型的には、相互接続リボンをデバイスのｐおよびｎ側面上の前側ならびに裏側接点に溶接することによって遂行される。これらの方法を使用して多接合光起電力電池を相互接続することは、高価であり得る。相互接続費用を最小限にするために、所与のパネル面積のために形成される必要がある相互接続の数を削減するために、より広い面積の光起電力電池を使用することが望ましくあり得る。これは、表面積利用の低減につながり得る。相互接続溶接は、通常、ＣＩＣ組立において最も繊細な動作である。
【０００９】
多接合光起電力電池を太陽電池サブシステムに相互接続するための代替的デバイス構造および方法を開発することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（要約）
本発明の側面によると、表面搭載多接合光起電力電池は、前基板表面および後基板表面を有する、基板と、前基板表面を覆う、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層の一部を覆い、それに電気的に接続される、前面接点と、前面接点およびヘテロエピタキシャル層を覆う、光学接着剤と、光学接着剤を覆う、カバーガラスと、後基板表面の一部の下に位置し、それに電気的に接続される、後面はんだパッドと、後基板表面の下に位置し、それから絶縁される、前面はんだパッドと、前面はんだパッドおよび前面接点を相互接続する、ウエハ貫通ビアとを備える。
【００１１】
本発明の側面によると、光起電力モジュールは、本発明による、複数の表面搭載多接合光起電力電池を備える。
【００１２】
本発明の側面によると、電力システムは、本発明による、光起電力モジュールを備える。
【００１３】
本発明の側面によると、多接合光起電力電池を加工する方法は、半導体ウエハを提供するステップであって、半導体ウエハは、前基板表面および後基板表面を有する、基板と、前基板表面を覆う、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層の一部を覆い、それに電気的に接続される、前面接点と、前面接点およびヘテロエピタキシャル層を覆う、光学接着剤と、光学接着剤を覆う、カバーガラスとを備える、ステップと、基板を薄化するステップとを含む。
【００１４】
本発明の側面によると、表面搭載多接合光起電力電池は、前基板表面および後基板表面を有する、基板と、前基板表面を覆う、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層の一部を覆い、それに電気的に接続される、前面接点と、前面接点およびヘテロエピタキシャル層を覆う、光学接着剤と、光学接着剤を覆う、カバーガラスと、後基板表面の一部の下に位置する、不動態化層と、不動態化層の一部の下に位置する、後金属パッドと、前金属接点および後金属パッドを電気的に相互接続する、ウエハ貫通ビアと、後基板表面に電気的に接続される、裏側金属とを備える。
【００１５】
本発明の側面によると、光起電力モジュールは、本発明による、複数の表面搭載多接合光起電力電池を備える。
【００１６】
本発明の側面によると、光起電力モジュールを加工する方法は、本発明による表面搭載多接合光起電力電池のうちの少なくとも１つを相互接続基板に相互接続するステップを含む。
【００１７】
本発明の側面によると、多接合光起電力電池を加工する方法は、半導体ウエハを提供するステップであって、半導体ウエハは、前基板表面および後基板表面を有する、基板と、前基板表面を覆う、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層の第１の部分を覆う、パターン化キャップ領域とを備える、ステップと、ヘテロエピタキシャル層から基板内まで延在するウエハ貫通ビアをエッチングするステップと、ヘテロエピタキシャル層の第２の部分の上およびウエハ貫通ビアの側壁ならびに底部の上に反射防止コーティングを堆積させるステップと、ウエハ貫通ビア上の底部上の反射防止コーティングをエッチングし、基板を露出するステップと、パターン化キャップ領域の少なくとも一部、パターン化キャップ領域内の反射防止コーティング、ウエハ貫通ビアの側壁、およびウエハ貫通ビアの底部を覆う、前面接点を堆積させるステップと、前面接点、パターン化キャップ領域、および反射防止コーティングを覆う、光学接着剤を適用するステップと、光学接着剤を覆う、カバーガラスを適用するステップと、基板を薄化するステップとを含む。
【００１８】
本明細書に説明される図面は、例証目的のためにすぎない。図面は、本開示の範囲を限定することを意図していない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、多接合光起電力電池の断面図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、ドライエッチングによって加工されたＴＷＶを伴う多接合光起電力電池の断面図を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示される多接合光起電力電池の底面図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、ドライエッチングによって加工されたＴＷＶを伴う多接合光起電力電池の断面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに示される多接合光起電力電池の底面図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、ドライエッチング方法を使用して引き起こされるウエハ損傷を図示する走査電子顕微鏡画像を表す、多接合太陽電池半導体ウエハの概略断面図を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本開示によって提供される方法を使用して加工される走査電子顕微鏡画像を表す、半導体ウエハの概略断面図を示す。
【図５】図５−１４は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを有する多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。図５および１７−２６は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを伴う多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図６】図５−１４は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを有する多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図７】図５−１４は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを有する多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図８】図５−１４は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを有する多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図９】図５−１４は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを有する多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図１０】図５−１４は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを有する多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図１１】図５−１４は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを有する多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図１２】図５−１４は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを有する多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図１３】図５−１４は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを有する多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図１４】図５−１４は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを有する多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図１５】図１５は、図５−１４に図示される方法を使用して加工されたＴＷＶを伴う多接合光起電力電池の断面図を示す。
【図１６】図１６Ａは、図１５に示される多接合光起電力電池の上面図を示す。図１６Ｂは、図１５に示される多接合光起電力電池の底面図を示す。
【図１７】図５および１７−２６は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを伴う多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図１８】図５および１７−２６は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを伴う多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図１９】図５および１７−２６は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを伴う多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図２０】図５および１７−２６は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを伴う多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図２１】図５および１７−２６は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを伴う多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図２２】図５および１７−２６は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを伴う多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図２３】図５および１７−２６は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを伴う多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図２４】図５および１７−２６は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを伴う多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図２５】図５および１７−２６は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを伴う多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図２６】図５および１７−２６は、本開示によって提供されるある実施形態による、ＴＷＶを伴う多接合光起電力電池を加工するためのプロセスフローを図示する。
【図２７】図２７は、図５および１７−２６に図示される方法を使用して加工されたＴＷＶを伴う多接合光起電力電池の断面図を示す。
【図２８】図２８は、ドライエッチングを使用して加工されたＴＷＶを伴う多接合光起電力電池の断面図を示す。
【図２９Ａ】図２９Ａ−２９Ｃは、ドライエッチングを使用して加工されたＴＷＶの断面図を示す。
【図２９Ｂ】図２９Ａ−２９Ｃは、ドライエッチングを使用して加工されたＴＷＶの断面図を示す。
【図２９Ｃ】図２９Ａ−２９Ｃは、ドライエッチングを使用して加工されたＴＷＶの断面図を示す。
【図３０Ａ】図３０Ａ−３０Ｃは、本開示によって提供されるウェットエッチング方法を使用して加工されたＴＷＶを伴う多接合光起電力電池の断面図を示す。
【図３０Ｂ】図３０Ａ−３０Ｃは、本開示によって提供されるウェットエッチング方法を使用して加工されたＴＷＶを伴う多接合光起電力電池の断面図を示す。
【図３０Ｃ】図３０Ａ−３０Ｃは、本開示によって提供されるウェットエッチング方法を使用して加工されたＴＷＶを伴う多接合光起電力電池の断面図を示す。
【図３１】図３１は、本発明による、表面搭載多接合光起電力電池の実施例の断面図を示す。
【図３２】図３２は、本発明による、表面搭載多接合光起電力電池の実施例の底面図を示す。
【図３３】図３３は、カバーガラス相互接続電池（ＣＩＣ）の断面図を示す。
【図３４】図３４は、本発明による、表面搭載カバーガラス電池（ＳＭＣＣ）の実施例の断面図を示す。
【図３５】図３５Ａ−３５Ｃは、完全なウエハ（３５Ａ）、半分のウエハ（３５Ｂ）、および本開示によって提供されるＳＭＣＣ（３５Ｃ）を使用する、太陽電池パネル利用を示す。
【図３６】図３６Ａ−３６Ｂは、グリッド線、母線、およびＴＷＶ構成の実施例を伴う、本開示によるＳＭＣＣデバイスの正面ならびに背面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の発明を実施するための形態では、具体的実施形態を図示する、付随する図面が参照される。
【００２１】
ここで、本開示のある実施形態が詳細に参照される。本開示のある実施形態が説明されるが、本開示の実施形態を開示される実施形態に限定することは意図されないことを理解されたい。対照的に、本開示の実施形態の参照は、添付の請求項によって定義されるような本開示の実施形態の精神および範囲内に含まれ得るような代替物、修正、ならびに均等物を網羅することを意図している。
【００２２】
（詳細な説明）
本発明のデバイスおよび方法は、ＣＩＣの組立において、いくつかの複雑な手動プロセスに対処し、ある側面では、排除する。また、費用の観点から、本発明のデバイスおよび方法は、衛星ならびに他の太陽エネルギーシステムで使用するためのソーラアレイの高速で低費用の自動組立を促進する。これは、カバーガラスがウエハレベルで統合された、ウエハ貫通ビア、全裏側表面搭載接点を伴う光起電力電池を使用して、達成される。これらのデバイスは、表面搭載カバーガラス電池（ＳＭＣＣ）と称される。電気接点の全てが光起電力電池の裏側にあると、個々の光起電力電池は、標準電子業界ピックアンドプレース組立機器および実践を使用して、ソーラアレイを提供するように、プリント配線板（ＰＷＢ）、プリント回路板（ＰＣＢ）、または他の相互接続基板上に組み立てられることができる。ＳＭＣＣ多接合光起電力電池（ＳＭＣＣ）は、半導体業界の全体を通して使用される、周知の低費用で高スループットの表面搭載方法を使用して、種々の基板に表面搭載されることができる。相互接続費用および組立費用が結果として減少すると、より小型のＳＭＣＣ金型が、改良されたソーラアレイ面積利用を提供するために、経済的に採用されることができる。表面搭載相互接続は、相互接続タブまたはバイパスダイオードを前側金属に溶接する必要性を排除する。これは、高価な製造プロセスの排除をもたらし、それによって、ソーラアレイを加工して組み立てる全体的費用を削減する。十分に開発された自動組立方法の使用は、施工問題を排除し、より高い再現性および信頼性をもたらす。自動組立方法が使用されることができるため、ＳＭＣＣは、より高いウエハおよびソーラアレイ面積利用をもたらす、より小さい寸法を有することができる。
【００２３】
統合カバーガラス（ＳＭＣＣ）を伴う表面搭載電池が、個々の光起電力電池へのカバーガラスの電池処理後適用の必要性を排除するため、光起電力電池のサイズは、ＣＩＣ生産と関連付けられる組立プロセスおよび費用の対応する増加を伴わずに、縮小されることができ、それによって、所与の面積の中に含まれ得る光起電力電池の数を増加させ、特定のソーラアレイ上のアクティブ面積を増加させる。これは、伝統的なＣＩＣを採用する伝統的なソーラアレイと比較して、面積あたりの電力（電力密度）の有意な増加を提供する。ＳＭＣＣが溶接された相互接続の必要性を排除するため、隣接する光起電力電池の間の距離が、縮小され、光起電力電池が、高密度に充塞されることができる。加えて、小さい光起電力電池サイズはまた、グリッド線抵抗損失の低減に起因して、より高い電池効率ももたらす。さらに、完全なウエハを破棄する必要性をもたらし得る、大面積電池上の欠陥と比較して、電気性能仕様を満たさない小型光起電力電池が、ダイスカットウエハからもたらされ得るため、全体的なウエハ収率が増加される。
【００２４】
ウエハレベルにおいてカバーガラスを適用するステップは、基板を薄化する能力を促進する。カバーガラスは、光起電力電池の後続のプロセス中にキャリアとしての役割を果たすことができる。ウエハ貫通ビア（ＴＷＶ）を形成するためのプロセスは、基板が薄化されるステップと組み合わせられることができる。基板を薄化するステップは、光起電力電池の質量を有意に低減させることができ、これは、例えば、宇宙用途で重要であり得る。
【００２５】
放射線耐性カバーガラスが、ウエハレベルにおいてエピタキシャル層および基板に接着され、基板薄化を含む後続のプロセスステップのための剛性キャリアとして使用される。ウエハレベルにおいてカバーガラスを接着するステップは、ＣＩＣ製造中にカバーガラスを各個々の光起電力電池に適用する必要性を排除する。ウエハキャリアとしてのカバーガラスの使用はまた、低費用エッチングおよびビア堆積プロセスの使用を促進し、表面搭載のための全裏側電気接点を提供する。表面搭載光起電力電池は、高速ピックアンドプレース機器および方法を使用して、回路板上に組み立てられることができる。
【００２６】
図３１は、本開示によって提供されるＳＭＣＣデバイスの実施例の断面概略図を示す。図３１に示されるＳＭＣＣは、基板を覆う、ヘテロエピタキシャル層と、光学接着剤２を使用して半導体１の前面９に接着される、カバーガラス３とを含む、半導体１を含む。半導体１の前面９上の前側接点４は、ウエハ貫通ビア（ＴＷＶ）５によって後面接触パッド６に相互接続される。後面接触パッド６およびＴＷＶ５は、半導体１から電気的に絶縁される。半導体１の後面１１は、後面接点７に相互接続される。表面搭載はんだパッド８は、後面１１の上に配置され、それから電気的に絶縁され、後面接点７に電気的に相互接続される（図示せず）。
【００２７】
多接合太陽電池の種々の表面を参照するとき、前面または頂面は、入射太陽放射線に対面するように設計される表面を指し、後面または底面は、入射放射線から外方を向く太陽電池の側面を指す。前面はまた、前側表面とも称され、後面はまた、裏側表面とも称される。
【００２８】
図３２は、図３１に示されるＳＭＣＣデバイスの後面図を示す。後面接触パッド６は、半導体の前側接点（図示せず）に相互接続される。後面接触パッド６は、ＳＭＣＣデバイスをプリント回路板または他の相互接続基板に相互接続するための前側表面搭載はんだパッド１２に相互接続される。後面接点７は、ＳＭＣＣデバイスの後面１０の上に配置され、ＳＭＣＣデバイスをプリント回路板に相互接続するための後面搭載はんだパッド８に相互接続される。
【００２９】
カバーガラス３（図３１）は、太陽電池で使用するために適切な任意の好適な光学的に透過性の誘電体材料であり得る。カバーガラスは、材料のシートであり得る。ある実施形態では、カバーガラスは、放射線耐性である。カバーガラスは、環境および放射線から太陽電池を保護するための任意の好適な厚さであり得る。例えば、カバーガラスは、厚さ２０μｍ〜６００μｍ、厚さ４０μｍ〜５００μｍ、厚さ５０μｍ〜４００μｍ、または厚さ７５μｍ〜３００μｍであり得る。
【００３０】
光学接着剤２（図３１）は、ヘテロエピタキシャル層および／または金属接触層を含む下位層にカバーガラスを接着することが可能な任意の好適な光学接着剤であり得る。好適な光学接着剤の実施例は、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ（Ｒ）９３−５００宇宙グレードカプセル材である。光学接着剤層は、例えば、厚さ２μｍ〜２００μｍ、厚さ５μｍ〜１５０μｍ、または厚さ１０μｍ〜１００μｍであり得る。
【００３１】
前側接点４（図３１）は、１つ以上の層を備えることができ、例えば、厚さ０．２μｍ未満、厚さ１０μｍ未満、厚さ２０μｍ未満、または厚さ４０μｍ未満であり得る。より厚い前接触層は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、または前述のうちのいずれかの組み合わせの層等の複数の層を備えることができる。各層は、例えば、厚さ１μｍ〜１０μｍまたは厚さ０．１μｍ〜１μｍであり得る。
【００３２】
半導体層１（図３１）は、基板上にヘテロエピタキシャル層を備えることができる。半導体層１は、アクティブな多接合光起電力電池を備える。多接合光起電力電池は、１つ以上のサブセルを備えることができる。多接合光起電力電池の実施例は、それぞれが参照することによってその全体として組み込まれる、２０１６年６月１５日に出願された米国出願第６２／３５０，４３０号、２０１５年１０月１９日に出願された米国出願第１４／８８７，０２１号、米国出願公開第２０１３／０１１８５６６号、および米国出願公開第２０１３／０１３０４３１号に開示されている。ヘテロエピタキシャル層は、図１に示されるような多接合光起電力電池を加工するために使用される半導体材料の複数の層を含むことができる。ある多接合光起電力電池では、接合部のうちの少なくとも１つは、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＮＡｓＢｉ、またはＧａＩｎＮＡｓＳｂＢｉ等の希薄窒化物材料を備える。ある実施形態では、サブセルはそれぞれ、多接合光起電力電池を形成する他のサブセルのそれぞれおよび基板に合致される、格子である。基板は、アクティブであり、光起電力電池のアクティブ接合部のうちの１つを備えることができる、または基板は、非アクティブであり得る。アクティブ基板の実施例は、Ｇｅである。Ｇｅ基板は、厚さ２００μｍ未満、厚さ１７５μｍ未満、厚さ１５０μｍ未満、または厚さ１００μｍ未満であり得る。Ｇｅ基板は、例えば、厚さ２０μｍ〜１７５μｍ、厚さ５０μｍ〜１７５μｍ、または厚さ５０μｍ〜８０μｍであり得る。非アクティブ基板の実施例は、例えば、厚さ１０μｍ〜４００μｍ、厚さ４０μｍ〜９０μｍ、厚さ５０μｍ〜８０μ、または厚さ５０μｍ〜７０μｍであり得る、ＧａＡｓである。
【００３３】
裏側接点６（図３１および図３２）は、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、または前述のうちのいずれかの組み合わせ等の導電性金属の１つ以上の層を含むことができる。接触層６は、例えば、厚さ０．２μｍ未満、厚さ０．５μｍ未満、または厚さ１μｍ未満であり得、導電性層はそれぞれ、例えば、厚さ０．１μｍ〜１μｍ、厚さ１μｍ〜２０μｍ、または厚さ１μｍ〜１０μｍであり得る。
【００３４】
図３３は、従来のカバーガラス相互接続電池（ＣＩＣ）の実施例の断面図を示す。図３３に示されるＣＩＣは、光学接着剤２を用いてヘテロエピタキシャル層５に接着されたカバーガラス１を含む。しかしながら、ヘテロエピタキシャル層５は、基板６を覆う。前側接点３は、ヘテロエピタキシャル層５の前面に相互接続し、裏側接点７は、基板６の後面に相互接続する。相互接続タブ８および９は、それぞれ、前側接点３および裏側接点７に溶接される。
【００３５】
図３４は、本開示によって提供される表面搭載カバーガラス電池（ＳＭＣＣ）の実施例の断面図を示す。ＳＭＣＣデバイスは、光学接着剤２を用いてヘテロエピタキシャル層５の前面に接着されたカバーガラス１を含む。ヘテロエピタキシャル層５は、基板６を覆う。基板６は、薄化された基板であり得る。前側接点９は、ヘテロエピタキシャル層５の前面に相互接続される。前側接点９は、ＴＷＶ４によってデバイスの裏側表面上の接点８に相互接続される。後面接点７は、基板６の下に位置し、それに相互接続される。ＳＭＣＣの多くの詳細は、図３４に示されていないことが理解され得る。
【００３６】
図３３に示されるＣＩＣデバイスを図３４に示されるＳＭＣＣデバイスと比較することによって図示されるように、ＳＭＣＣの中の基板は、ＣＩＣの中の基板よりもはるかに薄くあり得る。また、図３４のＳＭＣＣはんだパッドが表面搭載アセンブリに修正可能であるため、図３３に示される溶接された相互接続タブは、必要ではない。
【００３７】
図３５Ａ−３５Ｃは、３つの異なる太陽電池パネルの上面図を示す。搭載面積は、１００ｃｍ２である。図３５Ａは、５９．４２％の表面利用を伴う３つの５９．４２ｃｍ２光起電力電池によって被覆された面積を示す。図３５Ｂは、５９．４９％の表面利用を伴う６つの２９．９５ｃｍ２光起電力電池によって被覆された面積を示す。図３５Ｃは、８１％の表面利用に対応する、２４３個の１ｃｍ２ＳＭＣＣ光起電力電池によって被覆された面積を示す。
【００３８】
より小型の表面搭載可能ＳＭＣＣデバイス（図３５Ｃ）を使用すると、ソーラパネルは、隣接する電池の間にわずかな面積を伴ってパネルを充填するようにタイル状に配列され得る。ウエハもまた、より効率的に利用される。ＣＩＣ（図３５Ａおよび３５Ｂ）を使用すると、部分的に、溶接された相互接続タブに起因して、隣接する電池の間に有意な無駄な空間がある。溶接された相互接続と関連付けられる高い費用により、太陽電池アレイの中の相互接続の数を削減することが望ましい。これは、より大型の光起電力電池を使用することによって遂行されることができる。より大型の光起電力電池の使用は、光起電力電池の間の相互接続の数を削減するが、パネル面積利用が低減される。図３５Ｃは、隣接する光起電力電池の間にわずかな分離を伴ってパネル上にＳＭＣＣを組み立てることによって提供される、高いパネル利用を示す。図３５Ｂは、溶接されたタブ相互接続のために要求される、隣接する光起電力電池の間の面積を伴う、半ウエハ区分を使用するパネルタイリングを示す。例えば、４分の１ウエハ光起電力電池を使用することは、溶接されたタブ相互接続の数を増加させ、また、パネル利用を低減させるであろうことが理解され得る。
【００３９】
ウエハ貫通ビアを使用して、カバーガラスは、ウエハレベルにおいて光起電力電池の前面に適用されることができる。カバーガラスは、半導体基板を薄化するためにキャリアとして使用されることができる。例えば、多接合太陽電池のエピタキシャル層は、通常、従来の３点接合宇宙用電池の場合のように、厚さ１４０μｍのＧｅ基板等の厚い基板上に成長されることができる。基板の厚さは、例えば、Ｇｅに関しては１４０μｍ〜５０μｍ、ＧａＡｓ基板に関しては１０μｍ程度の薄さに低減されることができる。実施例として、ＧａＡｓ基板上の太陽電池が５０μｍまで薄化されたＳＭＣＣは、厚さ１４０μｍのＧｅ基板上の従来の電池に対して、光起電力電池の質量の４３％低減をもたらす。５５０Ｗ  ＢＯＬ電力要件を伴う衛星に関して、従来のＣＩＣを本開示によって提供されるＳＭＣＣデバイスと置換することは、質量を０．７５ｋｇ超だけ低減させることができる。
【００４０】
ＳＭＣＣ多接合光起電力電池の加工は、複雑なヘテロエピタキシャル構造を横断して高品質ウエハ貫通ビア（ＴＷＶ）を形成するステップを含む。
【００４１】
従来の多接合太陽電池は、それらの高い効率により、地上および宇宙用途のために広く使用されている。図１に示されるような多接合太陽電池（１００）は、半導体基板上のスタックの中でエピタキシの薄い領域を成長させることによって実現される、接合部またはサブセル（１０６、１０７、および１０８）として当技術分野で公知である、直列接続されている複数のダイオードを含む。スタックの中の各サブセルは、一意のバンドギャップを保有し、太陽のスペクトルの異なる部分を吸収し、それによって、太陽エネルギー変換の効率を改良するために最適化される。これらのサブセルは、太陽のスペクトルの異なる部分を吸収するために、異なる光学および電気性質を伴う種々の半導体材料から選定される。材料は、サブセルのバンドギャップが上部サブセル（１０６）から底部サブセル（１０８）まで次第により狭くなるように配列される。したがって、高エネルギー光子は、上部サブセルに吸収され、低エネルギー光子は、それらが吸収される下部サブセルまで通過する。全てのサブセルでは、電子正孔対が、生成され、電流が、太陽電池の中の抵抗接点において収集される。サブセルを形成するために使用される半導体材料は、例えば、ゲルマニウムと、周期表上のＩＩＩ族およびＶ族からの１つ以上の元素の合金とを含む。これらの合金の実施例は、例えば、リン化インジウムガリウム、リン化インジウム、ヒ化ガリウム、ヒ化アルミニウムガリウム、ヒ化インジウムガリウム、および希薄窒化物化合物を含む。三元、四元、および五元化合物半導体に関して、広範囲の合金比率が、使用されることができる。
【００４２】
太陽電池は、当業者に公知である従来の半導体処理方法を使用して、ウエハ規模で製造される。Ｄａｎｚｉｌｉｏ（ＣＳ  ＭＡＮＴＥＣＨ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  Ｍａｙ，  １４−１７，２００７，  Ａｕｓｔｉｎ，  ＴＸ，  ｐｐ．１１−１４）は、典型的多接合太陽電池を作製するための処理ステップを要約する。
【００４３】
ウエハ貫通ビア（ＴＷＶ）は、半導体チップの頂（前）面と底（後）面との間の電気相互接続である。ＴＷＶは、光起電力電池を含む、半導体デバイスの分野内の種々の用途に日常的に使用される。図２Ａおよび図３Ａは、前ならびに後電気接点を伴う光起電力電池のためのＴＷＶ（２００および３００）の実施例を示す。ＴＷＶは、光起電力電池基板（２０２および３０２）ならびに全てのエピタキシャル領域（２０３および３０３）から電気的にアイソレートされ、パターン化キャップ領域（２０４および３０４）に電気的に接続される。パターン化キャップ領域は、光起電力電池の頂面上のＴＷＶ構造を囲繞するようにパターン化される。前側金属パッド（２０１および３０１）は、パターン化キャップ領域（２０４および３０４）にわたって横たわる。ＴＷＶはまた、裏側金属（２０５および３０５）と、ビア金属（２０６および３０６）と、不動態化層（２０７および３０７）と、ビア接触金属領域（２０８および３０８）と、不動態化層２０７と裏側金属２０５との間の間隙（２０９および３０９）とを備える。ＴＷＶのいくつかの実施例では、陥凹構造３１０が、ＴＷＶ設計で存在する。ＴＷＶを加工する方法は、半導体加工の当業者に公知である。例えば、Ｃｈｅｎ  ｅｔ  ａｌ．（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂ，  ２７  （５），  ｐ．２１６６，  ２００９）は、高移動度電子輸送デバイス用途のためのＴＷＶを伴う半導体デバイスを開示する。
【００４４】
ＴＷＶはまた、光起電力電池の中に裏接点パッケージングを提供するために使用される。裏接点電池は、太陽電池の充塞密度を増加させることによって、最適化されたモジュール効率を可能にする、後面上に配置される正および負の外部接触パッドを両方とも有する。日陰損失および抵抗損失もまた、有意に低減される。Ｖａｎ  Ｋｅｒｓｃｈａｖｅｒ  ｅｔ  ａｌ．（Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ：Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ２００６；  １４：１０７−１２３）は、裏接点太陽電池のためのいくつかのアプローチを要約する。
【００４５】
ドライエッチングは、半導体加工で使用される日常的方法であるが、太陽電池製造において限定された使用を見出している。ドライエッチングは、材料を真空チャンバ内の反応性ガスのプラズマに暴露することによる、半導体材料の除去を伴う。多接合光起電力電池の中のヘテロエピタキシャル層のドライエッチングは、各部類の半導体材料が一意のエッチング条件を要求するため、追加複雑性を伴う。本複雑性は、より低い正味エッチング速度および製造の障害を引き起こす。エッチングが異種半導体材料の複数の層を横断して進むと、エッチングされて取り除かれた材料の再堆積は、粗い側壁を引き起こし、不可避である。マスクが、エッチングが要求されないウエハ面積を保護するために使用される。感光性ポリマーが、典型的には、マスクとして使用されるが、感光性ポリマーマスクは、ドライエッチングのために要求される長いエッチング時間および高い熱に耐えることができない。感光性ポリマーマスクは、多くの場合、破壊され、孔食につながり、かつ有意に粗面の生成につながり、後続の側壁不動態化処理を複雑にし、製造されたデバイスの信頼性を減少させる。図４Ａは、孔食および粗い側壁表面（４０８ならびに４０９）で損傷された、走査電子顕微鏡によって撮像されたウエハ断面の概略図を描写する。図４Ａに示されるデバイスは、カバーガラス４０７と、前側金属パッド４０６と、ＡＲＣ４０５と、ヘテロエピタキシャル層４０３と、基板４０２と、パターン化キャップ領域４０４と、基板４０２の裏側４０１とを含む。ヘテロエピタキシャル層４０３の側壁４０９は、ドライエッチングに起因する孔食および／またはアンダーカットを含む、粗面によって特徴付けられる。孔食４０８はまた、ドライエッチングによって同様に引き起こされ得る、基板４０２の裏側表面４０１上にも示される。誘電体硬質マスク等の代替的マスキング方法が、感光性ポリマーの代わりに使用されることができるが、これらのマスクは、ウエハからの除去のために精巧な下流ステップを要求する。ドライエッチングはまた、高価な機器設定および保守も伴う。要約すると、ドライエッチングは、以下の複雑な事態を提示する。
【００４６】
（１）高価な具体的機器を要求する、エッチングが所望されないウエハ面積を保護するための電気めっきまたはエレクトログラフティング
【００４７】
（２）ドライエッチングが一度にわずかなウエハ上でしか実行され得ないため、低い処理スループットおよびより長い処理時間
【００４８】
（３）不十分なエッチングまたは過剰エッチングにつながる、エッチング速度ならびにエッチング停止を制御することの困難
【００４９】
（４）ヘテロエピタキシャルＩＩＩ−Ｖ半導体層の不均等なエッチングが、後続の側壁不動態化を複雑にする、孔食および粗い側壁表面をもたらす
【００５０】
（５）不十分な側壁不動態化に起因する、デバイス故障のより高い可能性
【００５１】
（６）加工中のより多くの化学物質、水、およびエネルギー消費
【００５２】
（７）機器調達および保守からのより高い費用
【００５３】
液相で化学物質を使用することによって半導体材料を除去するための別の方法である、ウェットエッチングは、欠点がないわけではない。典型的には、１つの部類の半導体材料をエッチングするために使用されるウェットエッチング液は、選択的であり、ある他の部類の半導体材料をエッチングしないであろう。ウェットエッチング液、エッチング速度、および選択性関係の包括的リストが、Ｃｌａｗｓｏｎ，  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ３１  （２００１）  １−４３８によって公開された。ウェットエッチング液の選択性はまた、化合物の合金濃度に依存し得る。その結果として、ヘテロエピタキシャル層をエッチングすることは、複数のウェットエッチング化学的性質の適用を要求し得る。異なる選択的ウェットエッチング液の複数の適用を使用することは、典型的には、（図４Ａに示されるような）波形、平滑ではない、かつ／または不規則なＴＷＶ側壁をもたらす。これは、異なるエッチング化学的性質が、ヘテロエピタキシャル層の中の半導体材料の部類毎に使用され、ウエハの全体を通して明確に異なるエッチングプロファイルおよび粗い側壁表面をもたらす、光起電力電池加工で観察される。Ｚａｋｎｏｕｎｅ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ．  Ｖａｃ．  Ｓｃｉ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｂ１６，２２３  （１９９８）は、複数のウェットエッチング液を使用することの代替として、ＩＩＩ−Ｖリン化物およびヒ化物に関して非選択的である、ウェットエッチング方法を報告した。本方法は非選択的であるが、ヒ化ガリウムのエッチングは、非常に粗い形態をもたらし、リン化アルミニウムガリウムインジウムのエッチング速度よりも１０倍速いエッチング速度１０をもたらす。Ｚａｋｎｏｕｎｅ  ｅｔ  ａｌ．は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）、量子井戸レーザ（ＱＷＬ）、および高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）で見出されるもの等のエピタキシの１つの層を伴うシステムを説明している。Ｚａｋｎｏｕｎｅ  ｅｔ  ａｌ．の方法は、多接合太陽電池に特徴的であるヘテロエピタキシャル層に関連するいずれの側壁問題にも対処しない。
【００５４】
典型的には、粗い／波形ＴＷＶ側壁は、後続の側壁不動態化を複雑にし、デバイス故障の増加およびより低い加工収率につながる。加えて、複数のエッチング液の使用は、単一エッチング化学的性質と比較して、例えば、以下を含む、他の不利点を有する。
【００５５】
（１）エッチング速度を制御することの困難の増加および層の望ましくない側方アンダーカット
【００５６】
（２）異なる半導体層の不均等なエッチングおよび後続の側壁不動態化処理の困難の増加
【００５７】
（３）不十分な側壁不動態化に起因する、デバイス故障のより高い可能性
【００５８】
（４）方法に固有である複雑な事態および予測不可能性に起因する、より長い処理時間
【００５９】
（５）加工中のより多くの化学物質、水、およびエネルギー消費
【００６０】
（６）より多くの化学廃棄物生成。
【００６１】
上記に言及される従来のプロセスは、多接合光起電力電池の費用効率的加工を妨げてきた。非選択的エッチング液を追求する試行があり、ある実施例が、簡潔に説明される。Ｚａｋｎｏｕｎｅ  ｅｔ  ａｌ．（Ｊ．  Ｖａｃ．  Ｓｃｉ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｂ１６，２２３，  １９９８）は、リン化アルミニウムガリウムインジウム四元化合物が、３５％リン化アルミニウム、１５％リン化ガリウム、および５０％リン化インジウムを有する、ヒ化ガリウムおよびリン化アルミニウムガリウムインジウムに関して非選択的であるエッチング手順を報告している。Ｚａｋｎｏｕｎｅ  ｅｔ  ａｌ．によって説明されるエッチング手順は、感光性ポリマーマスクを使用してヒ化ガリウム基板上に成長される、３００ｎｍの四元化合物をエッチングするために、塩酸、ヨード酸、および水の希釈液を使用する。Ｚａｋｎｏｕｎｅ  ｅｔ  ａｌ．による論文に説明される主要な適用分野は、大きい伝導および価電子帯不連続性が要求される、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）、種々の量子井戸レーザ（ＱＷＬ）、および高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）である。これらのデバイスは、大型バンドギャップ材料が、典型的には、多数キャリアのための障壁材料として使用される、多数キャリアデバイスである。Ｚａｋｎｏｕｎｅ  ｅｔ  ａｌ．は、エピタキシの１つの層を伴うシステムを説明し、光起電力電池に特徴的である多層エピタキシに関連するいずれの側壁問題も認識していない。
【００６２】
多接合太陽電池のためのデバイス要件は、多接合光起電力電池が少数キャリアデバイスであるため、ＨＢＴ、ＱＷＬ、およびＨＥＭＴに関して有意に異なる。その結果として、Ｚａｈｎｏｕｎｅ  ｅｔ  ａｌ．によって説明される手順は、広範囲のバンドギャップ（例えば、０．６７ｅＶ〜２．２５ｅＶ）を伴う多種多様な半導体材料を含む、多接合太陽電池構造をエッチングするいかなる直接適用も有していない。
【００６３】
本開示は、既存の方法を用いた複雑な事態を克服する、ＴＷＶ加工方法を説明する。種々の利点は、以下を含む。
【００６４】
（１）反射防止コーティング（ＡＲＣ）が日常的太陽電池加工の一部として堆積されるとき、ＴＷＶが構築されるべきである、すなわち、ＡＲＣが半導体とウエハの上の金属パッドとの間の誘電体エッチング停止として使用される、パターンが追加される。ＡＲＣの本付加的機能は、余分なエッチング停止の適用を排除することによってＴＷＶ加工を単純化する。
【００６５】
（２）フォトリソグラフィ、ウェットエッチング、および薄膜蒸発を含む、標準製造処理ステップが採用される。
【００６６】
（３）安価な機器、化学物質、および方法の使用に起因する、有意な費用削減。
【００６７】
（４）複数のウエハが同時にエッチングされることができ、より少ないエッチングプロセスステップが要求されるため、処理スループットがより高い。
【００６８】
（５）エッチングから保護される必要があるウエハの面積は、電気めっきフォトレジストまたはエレクトログラフティングよりも低費用の材料および単純な方法を採用して、感光性ポリマーによって保護されることができる。
【００６９】
（６）デバイス故障の危険性を低下させることによって製造収率を改良する、平滑な１００％不動態化されたＴＷＶ壁。
【００７０】
（７）より薄い基板が、これらの処理ステップに起因し、光起電力電池をより軽量かつ宇宙用途のために適切にし、ＴＷＶの加工を単純化し、熱的性質を改良する。
【００７１】
Ｆｉｄａｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ．に対する米国出願公開第２０１５／０３４９１８１号は、参照することによってその全体として組み込まれる、エッチング液が塩酸およびヨード酸の混合物を備える、単一ステップウェットエッチングプロセスを使用する、多接合光起電力電池の中のメサ側壁をエッチングする方法を開示している。Ｆｉｄａｎｅｒは、ヨードエッチング液が、平滑な側壁を有する多接合光起電力電池に特徴的であるようなヘテロエピタキシャル層をエッチングするために使用され得ることを実証している。
【００７２】
ＴＷＶをエッチングするために使用されるウェットエッチング液は、それぞれ、１：６２：７６０のモル比で調製される、ヨード酸、塩酸、および水を備えることができる。ヨード酸および塩酸のモル比は、混合物中のモル比が、それぞれ、ヨード酸、塩酸、および水に関して、範囲（０．９５〜１．０５）：（５９〜６５）：７６０内であるように、例えば、±５％の分散以内であり得る。ヨード酸および塩酸のモル比は、混合物中のモル比が、それぞれ、ヨード酸、塩酸、および水に関して、範囲（０．９０〜１．１０）：（５６〜６８）：７６０内であるように、例えば、±１０％の分散以内であり得る。ヨード酸および塩酸のモル比は、混合物中のモル比が、それぞれ、ヨード酸、塩酸、および水に関して、範囲（０．８５〜１．１５）：（５３〜７１）：７６０内であるように、例えば、±１５％の分散以内であり得る。
【００７３】
体積％の観点から、ヨード酸、塩酸、および水は、塩酸の水溶液が３８重量％±３重量％であり得、ヨード酸の水溶液が６．６重量％±１重量％であり得る、１：２：３体積比で組み合わせられることができる。塩酸の水溶液は、３８重量％±６重量％であり得、ヨード酸の水溶液は、６．６重量％±５重量％であり得る。水が最も容易に利用可能であるが、ウェットエッチングプロセスにおいて水以外の別の溶質または液体混合物を使用することが、本発明の考慮内である。同様に、異なるモル濃度の他の酸が、同一の結果をもたらすために塩酸に代用されることができる。
【００７４】
ウェットエッチングは、実質的に巨視的に平滑な湾曲外形によって特徴付けられる、すなわち、他の接合領域と比較して接合領域の有意なアンダーカットを伴わずに実質的に巨視的に平滑な表面を有する、側壁外形の断面形状をもたらす。
【００７５】
ウェットエッチング液は、１０％〜５０％の塩酸の体積比を備えることができ、混合物中のヨード酸の体積比は、１０％〜５０％であり得、塩酸の水溶液は、３８重量％±３重量％であり、ヨード酸の水溶液は、６．６重量％±１．０重量％である、または３８重量％±５重量％であり得、ヨード酸の水溶液は、６．６重量％±５．０重量％である。構成化学物質の同一のモル比が、使用される水溶液中の異なるモル濃度とともに異なる体積比を使用して提供され得ることを理解されたい。処理中に、ウェットエッチング液の温度は、例えば、２０℃〜１００℃、２０℃〜６０℃、または３０℃〜５０℃等の１０℃〜１４０℃で維持されることができる。
【００７６】
ウェットエッチング液は、構成化学物質の水溶液中のモル濃度を使用して、３０％〜３５％の塩酸の体積比および１４％〜１９％のヨード酸の体積比を備えることができ、混合物の温度は、３０℃〜４５℃で維持されることができる。ウェットエッチング液は、構成化学物質の水溶液中のモル濃度を使用して、２７％〜３８％の塩酸の体積比および１１％〜２２％のヨード酸の体積比を備えることができ、混合物の温度は、３０℃〜４５℃で維持されることができる。
【００７７】
単一ステップウェットエッチングプロセスが、裏接点、すなわち、ＳＭＣＣを提供するために採用され得る、デバイスの裏側上の電気接点を有する、半導体デバイスを生産するために説明される。具体的には、裏接点多接合太陽電池のためのＴＷＶは、本ウェットエッチング方法を用いて加工される。パターン化キャップ領域を除いて、光起電力電池基板および全てのエピタキシャル領域から電気的にアイソレートされる、ＴＷＶが加工される。化学ウェットエッチングの方法は、異なるヘテロエピタキシャル層の間でエッチング速度の大きな差異を伴わずに、非選択的に半導体材料を除去するステップを採用した。これは、半導体基板上でエピタキシャルに成長される複数の異種半導体層を備える、多接合光起電力電池のために有用である。このようにして形成される多接合太陽電池は、ウエハ表面上およびＴＷＶ側壁上に孔食が欠如し、ＴＷＶ内に平滑な側壁表面を有する。本プロセスは、標準ウエハバッチ処理を採用し、加工複雑性および費用を有意に削減し、処理スループットを増加させ、ＴＷＶ壁の完全な不動態化を確実にすることによってデバイス性能および信頼性を改良する。
【００７８】
本明細書に説明されるプロセスステップは、露出面積内の半導体材料の除去が、単一ステップウェットエッチングプロセスを使用して達成されることを前提として、修正または適合されることができる。付加的プロセスステップが、ＴＷＶ加工を要求する全ての半導体プロセスの中に挿入され得ることを理解されたい。
【００７９】
本発明のある側面では、ＴＷＶは、半導体ウエハの裏側からエッチングされることができる。半導体ウエハは、前側金属パッドと、パターン化キャップ領域と、各パターン化キャップ領域にわたって横たわる金属領域と、前側ウエハ処理に起因するＡＲＣとを有する。半導体ウエハの前側はまた、光学的に透明な接着剤を用いてカバーガラスに接着されることができる。半導体は、その裏側から薄化されることができる。ＴＷＶ孔は、ＴＷＶが半導体ウエハの裏側表面からヘテロエピタキシャル層の上部を覆うＡＲＣまで延在するように、半導体ウエハの裏側からエッチングされることができる。エッチングが所望されないウエハ面積は、レジストパターンによって保護されることができる。次いで、半導体材料の複数の層は、ＴＷＶが所望される場所でウェットエッチングされることができる。エッチングは、ヨード酸・塩酸混合物の使用を含み得る、化学ウェットエッチングを用いた単一のステップで実行されることができる。ＡＲＣは、誘電体エッチング停止としての役割を果たすことができ、エッチングされることから前側金属パッドを保護することができる。ＡＲＣは、次いで、前金属パッドの底側を露出するために除去されることができる。不動態化層は、続いて、平滑なＴＷＶ側壁にわたって堆積されることができる。これは、その後に金属アイソレーションレジストパターンの堆積が続くことができ、金属が要求されない半導体ウエハ面積を保護する。次いで、金属が、ＴＷＶの底部上、およびＴＷＶの側壁上、ならびにウエハの裏側上に堆積されることができる。最後に、金属アイソレーションレジストパターンおよび犠牲金属は、除去されることができる。
【００８０】
本発明の別の側面では、ＴＷＶは、半導体ウエハの前側からエッチングされることができる。半導体ウエハは、ヘテロエピタキシャル層を覆うキャップ層を有する。ＴＷＶ孔は、ヨード酸・塩酸混合物の使用を含み得る、単一ステップ湿式化学を使用して、半導体ウエハの前側から基板層の中へエッチングされることができる。エッチングが所望されないウエハ面積は、レジストパターンによって保護されることができる。次いで、パターン化キャップ領域は、キャップ層から形成されることができる。不動態化層として機能するＡＲＣは、パターン化キャップ領域を囲繞する領域上の半導体ウエハの前側ならびにＴＷＶ孔の平滑表面上にも適用されることができる。ＴＷＶ孔の底面を裏打ちするＡＲＣは、基板を露出するように除去されることができる。次いで、金属が所望されず、半導体ウエハが別のレジストパターンによって保護されることができる、半導体ウエハ面積上を除いて、金属が、ＴＷＶ上および半導体ウエハの前側上に堆積されることができる。本レジストパターンは、除去されることができ、金または他の導電性金属もしくは合金が、ＴＷＶを充填するように堆積されることができる。金は、電気めっきによって堆積されることができる。半導体ウエハは、光学的に透明な接着剤を用いてカバーガラス上に搭載されることができる。次いで、裏側から、半導体ウエハは、薄化されることができ、不動態化層は、硬質焼成ステップを用いて本裏側表面上にパターン化されることができる。これは、その後に半導体ウエハの裏側で金属アイソレーションレジストパターンによって誘導される金属堆積が続くことができる。最後に、金属アイソレーションレジストパターンおよび犠牲金属は、除去されることができる。
【００８１】
説明される単一ステップウェットエッチングプロセスを使用して形成される半導体デバイスは、ウエハ表面上ならびにＴＷＶ側壁上に孔食が欠如している。孔食形態は、ドライエッチングがＴＷＶを加工するために採用される場合に典型的である。本単一ステップウェットエッチング方法によって加工されるＴＷＶ側壁はまた、実質的に平滑な側壁表面を有する。本方法によって形成される半導体デバイスは、裏接点のみの多接合光起電力電池を含む。
【００８２】
ドライエッチング方法を使用して加工される、または本開示によって提供されるウェットエッチング方法を使用して加工される、ＴＷＶの断面図を示すＳＥＭ（走査電子顕微鏡）画像が、図２８−３０で提示される。
【００８３】
図２８は、裏側ビア金属２８０１と、不動態化層２８０２と、ＧａＡｓ基板２８０３と、底部サブセル２８０４と、中央サブセル２８０５と、上部サブセルおよび接触層２８０６と、接着剤２８０７と、カバーガラス２８０８とを含む、ドライエッチングプロセスを使用して加工されたＴＷＶを伴う多接合太陽電池構造の断面図を示す。ＧａＡｓ基板の表面は、エッチングマスクの侵害に起因する孔食によって特徴付けられる。ビアの側壁もまた、粗く、くぼみがある。粗面は、完全には共形ではない側壁に適用される不動態化層をもたらす。不動態化層の目的は、基板およびヘテロエピタキシャル層等の半導体層からＴＷＶ金属を電気的にアイソレートすることである。高品質不動態化層は、基板およびＴＷＶの側壁等の下位層に共形化可能であり、ピンホールを含まないであろう。図２８では、側壁の鋭い縁にわたって不良な不動態化があり、基板のくぼみは、ヘテロエピタキシャル層に到達し得る。
【００８４】
図２９Ａ−２９Ｃもまた、ドライエッチング方法を使用して加工されたＴＷＶの断面図を示す。図２９Ａは、電気めっき裏側金属２９０１、不動態化層２９０２、ＧａＡｓ基板２９０３、底部サブセル２９０４、中央サブセル２９０５、上部サブセルおよび接触層２９０６、接着剤２９０７、カバーガラス２９０８、ならびに上側金属パッド２９０９を示す。粗い側壁表面上にはいかなる不動態化もない。図２９Ｂは、ドライエッチングがＧａＡｓ基板に平滑な側壁を生成し得ることを示すが、しかしながら、図２９Ｃに示されるように、ＧａＡｓおよび上を覆うヘテロエピタキシャル層の両方のドライエッチングは、不動態化することが困難である粗い側壁表面を生成する。図２９Ｃは、ＧａＡｓおよびヘテロエピタキシャル層を両方とも有する、ＴＷＶ構造の断面図ならびに上面図を両方とも示す。
【００８５】
ドライエッチングＴＷＶ構造に関して、エッチング後の基板ならびにビア壁トポグラフィは、粗い、かつ／またはくぼみがあるため、不動態化層コーティング品質は、不動態化厚さが１μｍ未満であり、不動態化層に多数のピンホールがある、特にビア縁の周囲で不良である。これらのピンホールは、電気短絡の原因としての役割を果たす。ドライエッチングはまた、ビア構造を侵害し得る強烈な洗浄および処理方法を採用することなく、ウエハから除去されることができない、燃焼レジスト等のエッチングマスク残留物を生成する。燃焼レジストは、ＩＩＩ−Ｖヘテロエピタキシャルスタックの長期ドライエッチングに起因し、ＴＷＶ開口部の周囲に蓄積する傾向があり、また、不動態化コーティング内のピンホールの形成に寄与する。
【００８６】
図３０Ａ−３０Ｃは、本開示によって提供されるウェットエッチング方法を使用して調製されたＴＷＶの断面図を示す。図３０Ａは、堆積された裏側金属３００１、不動態化層３００２、ＧａＡｓ基板３００３、底部サブセル３００４、中央サブセル３００５、上部サブセルおよび接触層３００６、光学的に透明な接着剤３００７、カバーガラス３００８、ならびにＡＲＣエッチング停止３００９を示す。図３０Ａに示されるように、基板の頂面およびＴＷＶの側壁は、平滑であり、孔食およびアンダーカットを含まない。不動態化層は、本開示によって提供されるヨード酸ウェットエッチング方法を使用してエッチングされた表面を共形化可能にコーティングする。ウェットエッチングされた表面は、微量のヨウ素を備えることができる。図３０Ｂは、ヘテロエピタキシャル層のある程度の側方アンダーカットを伴うが、不動態化層がＴＷＶの側壁を共形的にコーティングするために十分に平滑な表面を伴う断面図を示す。図３０Ｃは、本開示によって提供されるヨード酸ウェットエッチング方法を使用して加工されたＴＷＶ構造の別の図を示す。図３０Ｃはまた、ＴＷＶ構造の中のビア金属の底部も示す。不動態化厚さは、ＴＷＶの縁において３μｍである。これらの図に示されるように、基板およびＴＷＶ表面が平滑であり、エッチング後汚染を含まないため、不動態化コーティング品質は、高く、１００％共形化可能である。
【００８７】
図１に示されるように、多接合光起電力電池１００は、基板５と、後金属接点５２と、キャップ領域３を含む上部金属接点２と、サブセルを形成するヘテロエピタキシャル層４５とを含むことができる。ＡＲＣ１は、金属接点２、キャップ領域３、および最上サブセル１０６の前面を覆う。図１の多接合光起電力電池は、３つのサブセル１０６、１０７、および１０８を含む。各サブセルは、要素１３２を形成する前面場４およびエミッタ１０２と、空乏領域１０３と、基部１０４と、後面場１０５と、トンネル接合部１６７とを備えることができる。ＡＲＣは、多接合太陽電池の頂面を被覆することができる。トンネル接合部１７８は、第２のサブセル１０７および第３のサブセル１０８を相互接続する。ヘテロエピタキシャル層４５は、基板５を覆い、金属接点５２は、基板５の裏側上に配置される。
【００８８】
サブセルのうちの少なくとも１つは、希薄窒化物サブセルを備えることができる。希薄窒化物サブセルの実施例は、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＮＡｓＢｉ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂＢｉ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＮＡｓＳｂ、ＧａＮＡｓＢｉ、およびＧａＮＡｓＳｂＢｉを含む。
【００８９】
本明細書に説明されるプロセスフローは、実施例にすぎない。異なるステップを伴う他のプロセスフローが、多接合光起電力電池等の半導体材料上でＴＷＶを達成するために使用されることができる。
【００９０】
図５−１５は、裏接点太陽電池の加工において半導体ウエハの前側からＴＷＶをエッチングすることと関連付けられる、本発明の側面を図示する。図５−８は、前側処理に関与するステップを示す。図８−１５は、本開示によって提供されるウェットエッチングステップを含む、裏側処理と関連付けられるステップを示す。説明されるプロセスステップおよび最終製品は、多種多様な半導体デバイスに適応するように当業者によって修正されることができる。ステップおよび最終製品は、太陽電池に限定されず、他の半導体デバイスおよび特に少数キャリアデバイスに適用可能である。図５−１５に示される半導体ウエハ断面図は、以下のように要約されることができる。図５は、修正されていない基板上のヘテロエピタキシャル層を示す。図６は、接触キャップ層パターン化後のウエハを示す。図７は、ＡＲＣの適用後のウエハを示す。図８は、前側金属パッドの適用後のウエハを示す。図９は、ウエハ接着、裏面研削、およびウェットエッチング裏面薄化後のウエハを示す。図１０は、ビア孔リソグラフィおよびウェットエッチング後のウエハを示す。図１１は、ビアエッチング停止（ＡＲＣ／誘電体）除去後のウエハを示す。図１２は、不動態化層パターン化および堅固焼成後のウエハを示す。図１３は、裏側およびビア金属アイソレーションリソグラフィ後のウエハを示す。図１４は、裏側およびＴＷＶ金属堆積後のウエハを示す。図１５は、金属リフトオフ（ＴＷＶ金属および裏側金属分離）後の完成したデバイスを示す。
【００９１】
半導体ウエハは、最初に、前側処理（図５−８）を受けることができる。図５に示されるように、半導体ウエハは、ウエハの基板層５０５および裏側５０６と、基板層５０５を覆うヘテロエピタキシャル層５０４とを備えることができる。基板を形成するために使用される材料は、例えば、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ゲルマニウムの合金、およびヒ化ガリウムの合金を含む。基板は、例えば、厚さ１００μｍ〜１，０００μｍ、または厚さ１００μｍ〜７００μｍであり得る。例えば、ＧａＡｓ基板は、厚さ１００μｍ〜７００μｍであり得、Ｇｅ基板は、厚さ１００μｍ〜２００μｍであり得る。ヘテロエピタキシャル層を形成するために使用される材料は、例えば、リン化インジウムガリウム、リン化インジウム、ヒ化ガリウム、ヒ化アルミニウムガリウム、ヒ化インジウムガリウム、および希薄窒化物化合物等の周期表上のＩＩＩ族ならびにＶ族からの１つ以上の元素の合金を含む。図５−６は、ヘテロエピタキシャル層（５０４および６０４）に隣接して半導体ウエハの前側に形成される、キャップ領域５０２ならびにパターン化キャップ領域６０２Ａを示す。パターン化キャップ領域６０２Ａは、円板形状でパターン化されてもよいが、また、種々の幾何学的構成でパターン化されるとともに、グリッド線、母線、パッド、または電気デバイスの任意のタイプの伝導性構成要素として機能するように成形されることもできる。図６は、基板６０５、基板６０５の裏側６０６、ヘテロエピタキシャル層６０４、およびキャップエッチング後のパターン化キャップ領域６０２Ａを示す。
【００９２】
いくつかの実施形態では、ＡＲＣ（図７の７０３）は、ヘテロエピタキシャル層７０４にわたって適用されてもよい。図７は、基板７０５、基板７０５の裏側７０６、ヘテロエピタキシャル層７０４、ＡＲＣ７０３、およびキャップエッチング後のパターン化キャップ領域７０２Ａを示す。いくつかの実施形態はまた、前側金属パッド（図８の８０１）および狭い金属グリッド線（図示せず）の適用を採用してもよい。前側処理の終了時に、基板８０５の修正されていない裏側８０６を伴う半導体ウエハが、図８に示されるように取得されることができる。図８は、基板８０５、基板８０５の裏側８０６、基板８０５を覆うヘテロエピタキシャル層８０４、パターン化キャップ領域８０２Ａの間に配置されるＡＲＣ８０３、およびパターン化キャップ領域８０２Ａに電気的に接続される前側金属パッド８０１を示す。
【００９３】
図９では、図８に示される半導体ウエハは、光学的に透明な接着剤９０７を用いてカバーガラス９０８に恒久的に接着されることができる。いくつかの実施形態では、カバーガラス９０８は、ホウケイ酸ガラスから作製され得る放射線耐性カバーガラス等の宇宙グレードカバーガラスであってもよい。基板の裏側（図８の８０６）は、ウェットエッチング、裏面研削、または他の方法によって薄化されることができる（図９の９０９）。いくつかの実施形態では、薄化された基板９０５は、薄化後に２０μｍ〜１００μｍ、２０μｍ〜８０μｍ、または２０μｍ〜５０μｍ等の厚さ２０μｍ〜２００μｍであり得る。薄化されたデバイスは、いくつかの用途で、例えば、光起電力電池の重量を低減させるように宇宙用太陽電池で望ましい。また、基板が、例えば、犠牲またはリフトオフ層を使用して、キャリアに接着され得ることも可能である。キャリアは、次いで、ＴＷＶを形成する前に除去される。薄化された基板はまた、高品質ＴＷＶの形成も促進する。図９は、薄化された基板９０５、薄化された基板９０５の裏側９０９、ヘテロエピタキシャル層９０４、ＡＲＣ９０３、（キャップエッチング後の）パターン化キャップ領域９０２Ａ、前側金属パッド９０１、光学的に透明な接着剤９０７、およびカバーガラス９０８を示す。
【００９４】
図１０では、基板１００９の裏側は、所望されるＴＷＶパターン（図示せず）で感光性ポリマーまたは任意の好適なタイプの好適なマスキング材料を用いてパターン化され、ＴＷＶ孔を、最終的にＴＷＶ孔１０１０のＡＲＣ隣接領域の周囲に周辺を形成する前側金属パッド１００１およびパターン化キャップ領域１００２Ａと整合させる。ＴＷＶ孔１０１０をエッチングすることは、基板１００５の裏側１００９から開始し、ＡＲＣ１００３において停止する。いくつかの実施形態では、使用されるエッチング液混合物は、脱イオン水中の１０％〜５０％ヨード酸の体積比とともに１０％〜５０％塩酸の体積比を備えることができる。エッチング液混合物は、１０℃〜１４０℃に及ぶ温度を有することができる。図１０に示されるように、エッチングは、裏側１００９から、薄化された基板１００５を通し、ヘテロエピタキシャル層１００４を通して進む。エッチングは、選択的誘電体エッチング停止層１０１１としての役割を果たす、ＡＲＣ１００３において停止する。次いで、パターン化感光性ポリマー／マスキング材料（図示せず）およびＴＷＶ孔１０１０の中で露出されるＡＲＣ１００３は、除去される。図１０はまた、ヘテロエピタキシャル層１００４、光学的に透明な接着剤１００７、およびカバーガラス１００８も示す。
【００９５】
塩酸およびヨード酸を備える、好適なウェットエッチング液混合物は、例えば、参照することによってその全体として組み込まれる、米国出願公開第２０１３／０３１２８１７号で開示されている。エッチング液混合物を用いてエッチングされる平滑な側壁は、微量のヨウ素を備えることができる。ヘテロエピタキシャル側壁は、有意なアンダーカットを伴わない、基板からＡＲＣまで連続的に広くなる、巨視的に平滑な表面によって特徴付けられることができる。いくつかの実施形態では、使用されるエッチング液混合物は、脱イオン水中の１４％〜１９％ヨード酸の体積比とともに３０％〜３５％塩酸の体積比を備えることができる。エッチング液混合物は、３０℃〜４５℃の範囲内の温度を有することができる。
【００９６】
図１１は、図１０を参照して説明されるステップの結果を示す。図１１は、ＡＲＣがＴＷＶ孔１１１０から除去された後の前側金属パッド１１０１の露出底部１１１２を示す。ＴＷＶ孔（１０１０および１１１０）の側壁１０１０は、図４Ｂに示されるように平滑であり、従来技術の方法（図４Ａ）を使用して生じる、孔食（４１１）および粗い側壁表面の不在がある。また、図４Ｂに示されるように、ウェットエッチングされた裏面薄化基板（１００９および１１０９）の裏側（４１０）上の孔食の不在もある。半導体ウエハは、所望されるエッチングパターンから逸脱するエッチングから感光性ポリマー／マスキング材料（図示せず）によって十分に保護される。図４Ｂに示されるデバイスは、カバーガラス４０７と、前側金属パッド４０６と、パターン化キャップ領域４０４と、ＡＲＣ４０５と、ヘテロエピタキシャル層４０３と、基板４０２と、基板４０２の裏側表面４０１とを含む。ヘテロエピタキシャル層４１１のＴＷＶ側壁は、孔食を伴わず、アンダーカットの低減を伴って、平滑である。また、いかなる孔食４１０も、基板４０２の裏側表面４０１上に存在しない。図１１は、前側金属パッド１１０１、（キャップエッチング後の）パターン化キャップ領域１１０２Ａ、ＡＲＣ（誘電体）１１０３、ヘテロエピタキシャル層１１０４、基板１１０５、光学的に透明な接着剤１１０７、カバーガラス１１０８、ウェットエッチングされた裏面薄化基板の裏側１１０９、ＴＷＶ孔１１１０、およびＴＷＶエッチング停止除去後の前側金属パッド１１１２の露出底部を示す。
【００９７】
ＴＷＶ１１１０の上部におけるＡＲＣは、ウェットエッチングのためのエッチング停止としての役割を果たす。ウェットエッチングおよびビア形成後に、ＴＷＶの上部におけるＡＲＣは、続いて、前側金属パッド１１１２を露出させるように、例えば、ドライエッチングによって、または、例えば、フッ化水素酸を使用する、ウェットエッチングによって、除去されることができる。残存ＡＲＣ１１０９は、パターン化キャップ領域１１０２ＡとＴＷＶ１１１０との間に残留することができる。ある実施形態では、キャップ領域は、存在しない場合もあり、金属パッドは、ＡＲＣ層のみを覆ってもよい。ウェットエッチングおよびＴＶＷ形成後に、前もって金属パッドの下に位置するＡＲＣ層の一部または全体は、金属パッドの下面を露出するように除去されてもよい。ＡＲＣ層の一部が除去される場合、金属パッドの一部とヘテロエピタキシャル層との間にＡＲＣ層があろう。
【００９８】
図４Ａおよび図４Ｂに示される外形は、例証目的のためであり、他のエッチング外形は、他の粗面および／またはくぼみがある表面によって特徴付けられてもよい。本開示に図示される半導体形態の実施例は、基板、ヘテロエピタキシャル、および処理層に限定されないことを理解されたい。他の実施形態も半導体構造およびデバイスに存在し得ることが、当業者に公知である。
【００９９】
図１２では、不動態化層１２１３は、金属接点から基板１２０５を不動態化するように、所望されるパターンに従って、ウェットエッチングされた裏面薄化基板１２０５の裏側１２０９にわたって適用される。不動態化層１２１３はまた、ＴＷＶ孔１２１０の壁を裏打ちする。不動態化層１２１３は、例えば、感光性ポリマー適用、プラズマ強化化学蒸着、原子層堆積、およびエレクトログラフティングを含む、標準堆積技法を使用して、適用されることができる。いくつかの実施形態では、堅固焼成が、本ステップで使用されることができる。前側金属パッド１２０１の底部１２１２は、ＴＷＶエッチング停止除去および不動態化層１２１３の堆積後に露出されたままである。図１２は、前側金属パッド１２０１、（キャップエッチング後の）パターン化キャップ領域１２０２Ａ、ＡＲＣ１２０３、ヘテロエピタキシャル層１２０４、薄化された基板１２０５、光学的に透明な接着剤１２０７、カバーガラス１２０８、ウェットエッチングされた裏面薄化基板１２０５の裏側１２０９、ＴＷＶ孔１２１０、ＴＷＶエッチング停止除去後の前側金属パッド１２０１の露出底部１２１２、および不動態化層１２１３を示す。
【０１００】
図１３では、ＴＷＶ金属アイソレーションレジストパターン１３１４が、感光性ポリマーを用いて形成されることができる。本パターン化は、例えば、具体的実施形態に応じて、堅固焼成を要求する場合もあり、しない場合もある、フォトリソグラフィ技法によって実行される。前側金属パッド１３０１の底部１３１２は、露出されたままである１３１２。図１３は、前側金属パッド１３０１、（キャップエッチング後の）パターン化キャップ領域１３０２Ａ、ＡＲＣ１３０３、ヘテロエピタキシャル層１３０４、薄化された基板１３０５、光学的に透明な接着剤１３０７、カバーガラス１３０８、ウェットエッチングされた裏面薄化基板の裏側１１３０９、ＴＷＶ孔１３１０、ＴＷＶエッチング停止除去後の前側金属パッド１３０１の露出底部１３１２、不動態化層１３１３、および裏側ならびにＴＷＶ金属アイソレーションレジストパターン１３１４を示す。
【０１０１】
図１４では、ＴＷＶ金属１４１５は、ＴＷＶ金属１４１５が、前側金属パッド１４０１の前もって露出された底部を裏打ちし、ＴＷＶ孔１４１０の側壁１４１６を裏打ちして、ＴＷＶ前側金属パッド１４０７への電気的相互接続を形成するように、適用される。ＴＷＶ金属１４１５はまた、前のステップ（図１３）からのレジスト１４１４によって境界される、基板（１４１７および１４１９）の裏側の一部を裏打ちする。いくつかの実施形態では、これらのＴＷＶおよび裏側基板金属（１４１５、１４１６、１４１７、ならびに１４１９）は、単一の堆積ステップで適用されることができる。犠牲金属１４１８および金属アイソレーションレジストパターン１４１４は、次いで、正および負の電気接点（前側および裏側電気接点）をアイソレートするように持ち上げられ、図１５に示される製品につながる。図１４は、前側金属パッド１４０１、（キャップエッチング後の）パターン化キャップ領域１４０２Ａ、ＡＲＣ１４０３、ヘテロエピタキシャル層１４０４、基板１４０５、光学的に透明な接着剤１４０７、およびウェットエッチングされた裏面薄化基板１４０５の上側上のカバーガラス１４０８、ＴＷＶ孔１４１０、不動態化層１４１３、裏側ＴＷＶ金属アイソレーションレジストパターン１４１４、上側金属パッド１４０１に直接相互接続するＴＷＶの底部上に堆積されるＴＷＶ金属１４１５、不動態化層１４１３によって、ヘテロエピタキシャルスタックから、かつ基板からアイソレートされる、ＴＷＶの側壁に沿って堆積されるＴＷＶ金属１４１６、不動態化層１４１３の一部にわたって堆積されるＴＷＶ金属１４１７、基板１４０５の裏側上に堆積される裏側金属１４１９、およびアイソレーションレジスト１４１４の上の犠牲金属１４１８を示す。
【０１０２】
図１５に示される完成したＴＷＶ構造の実施例は、前側金属パッド１５０１と、（キャップエッチング後の）パターン化キャップ領域１５０２Ａと、ＡＲＣ１５０３と、残存ＡＲＣ１５０３Ａと、ヘテロエピタキシャル層１５０４と、基板１５０５と、光学的に透明な接着剤１５０７と、カバーガラス１５０８と、ＴＷＶ孔１５１０と、ＡＲＣ層１５０３と、ＴＷＶの底部上に堆積される（上側金属パッド１５０１に直接電気的に接続する）ＴＷＶ金属１５１５と、ＴＷＶの側壁に沿って堆積され、不動態化層１５１３によって、ヘテロエピタキシャルスタックから、かつ基板から電気的にアイソレートされるＴＷＶ金属１５１６と、デバイスの裏側上に堆積されるＴＷＶ金属１５１７と、基板１５０５に電気的に接続される裏側金属１５１９とを含む。
【０１０３】
ＴＷＶは、例えば、深さ２０μｍ〜５０μｍ、または深さ１０μｍ〜２００μｍであり得る。ＴＷＶは、例えば、約１０μｍ〜５００μｍ、１０μｍ〜４００μｍ、１００μｍ〜４００μｍ、または１００μｍ〜２５０μｍの幅を有することができる。ＴＷＶは、例えば、０．５〜１．５、０．８〜１．２、または０．９〜１．１の縦横比によって特徴付けられることができる。
【０１０４】
図１５を参照すると、ＴＷＶ構造の上部の幅に応じて、前側金属１５０１の一部とヘテロエピタキシャル層１５０４との間に、残存ＡＲＣ層１５０３Ａまたは区分が存在し得る。残存ＡＲＣ層は、パターン化キャップ領域１５０２ＡとＴＷＶの側壁上の不動態化層１５１３との間にあり得る。ＴＷＶ構造の上部の幅が大きい場合には、パターン化キャップ領域内のＴＷＶの上部の中に残存ＡＲＣ層がない場合もある。
【０１０５】
図１６Ａおよび図１６Ｂは、それぞれ、半導体ウエハの上部から、および半導体ウエハの底部から視認される、完成したデバイスの断面図をそれぞれ示す。本デバイスは、図５−１５に図示されるプロセスを使用して製造された。図１６Ａおよび図１６Ｂは、特定の実施形態の実施例を表し、本開示を限定しない。当業者による、プロセスおよび結果として生じるデバイスの修正は、変形例を伴う最終製品をもたらし得る。可能性として考えられる変形例は、デバイス構造、形状、材料、および寸法を含む。例えば、パターン化キャップ領域１６０２Ａおよび前側金属パッド１６０１は、環状であるように示されているが、それらは、本形状に限定されず、本開示の実施形態のみを表す。使用され得る他の形状は、例えば、正方形および長方形を含む。図５−１５に示されるプロセスによって製造されるデバイスの実施例では、前側金属パッドは、直接、ＴＷＶ孔にわたって位置する。プロセスが図１７−２７に説明される通りである、別の実施例では、金プラグが、図５および１７−２７に示されるプロセスによって製造されるデバイスの中に存在し得る一方で、前側金属パッドは、不在である（図示せず）。上側（図１６Ａ）から、デバイスの以下の構成要素、すなわち、前側金属パッド１６０１、パターン化キャップ領域１６０２、およびＡＲＣ１６０３が、可視である。ＴＷＶは、前側金属パッド１６０１の直下にあり、ＡＲＣ１６０３と、不動態化層１６１３と、上側金属パッド１６０１の裏側に直接接続するＴＷＶ金属１６１５とを含む。底側（図１６Ｂ）から、デバイスの以下の構成要素、すなわち、裏側金属１６１９、不動態化層１６１３、上側金属パッド１５０１の裏側上にあり、それに電気的に接続される、ＴＷＶ金属１６１５、不動態化層によって、ヘテロエピタキシャル層から、かつ基板からアイソレートされる、ＴＷＶの側壁に沿ったＴＷＶ金属１６１６、およびデバイスの裏側上に堆積されるＴＷＶ金属１６１７が、可視である。これらは、特定の実施形態の実施例であり、本開示の範囲を限定しない。開示される方法およびデバイスの修正は、変形例を伴う最終製品をもたらし得る。本開示の方法によって加工される最終製品は、例えば、（図４Ａおよび４Ｂ）に示されるような半導体ウエハの側方アンダーカットならびに孔食の代わりに、平滑な側壁４１１を有するであろう。これは、ヘテロエピタキシャル層を備えるデバイスの改良された加工信頼性および収率をもたらす、従来技術に優る有利な改良である。ＴＷＶの加工の前に、カバーガラスをデバイスの前面に接着することは、後続の処理のためのキャリアを提供する。より重要なこととして、エピタキシャル成長中に使用される厚い基板は、薄い基板を提供する１つ以上の方法を使用して、薄化されることができる。薄化された基板は、ウェットエッチングを使用して、高品質ＴＷＶの形成を促進し、多接合光起電力電池の全体的重量を有意に低減させることができる。
【０１０６】
図５および１７−２７は、裏接点表面搭載可能光起電力電池の加工において半導体ウエハの前側からＴＷＶをエッチングすることを含む、本発明の側面を示す。図５および１７−２３は、本開示で強調される、ウェットエッチングステップを含む、前側処理と関連付けられるステップを示す。図２４−２７は、裏側処理に関与するステップを示す。説明されるプロセスステップおよび最終製品は、多種多様な半導体デバイスに適応するように当業者によって修正されることができる。ステップおよび最終製品は、太陽電池に限定されない。図５および１７−２７に図示されるプロセスステップは、以下のように要約されることができる。図５は、修正されていない基板上のヘテロエピタキシャル層を示す。図１７は、ビア孔リソグラフィおよびウェットエッチング後のウエハを示す。図１８は、接触キャップ層パターン化後のウエハを示す。図１９は、ＡＲＣおよび不動態化層適用後のウエハを示す。図２０は、ＴＷＶ孔の底部からの不動態化層除去後のウエハを示す。図２１は、前側金属シード層リソグラフィおよび蒸発後のウエハを示す。図２２は、金プラグリソグラフィおよび電気めっき後のウエハを示す。図２３は、カバーガラス上の搭載後のウエハを示す。図２４は、裏面研削およびウェットエッチング裏面薄化後のウエハを示す。図２５は、裏側不動態化層パターン化および堅固焼成後のウエハを示す。図２６は、裏側およびビア金属アイソレーションリソグラフィ後のウエハを示す。図２７は、金属リフトオフ（ＴＷＶ金属および裏側金属分離）後の完成したデバイスを示す。
【０１０７】
基板５０５の前側を覆うヘテロエピタキシャル層５０４と、ヘテロエピタキシャル層５０４の前側を覆うキャップ層５０２とを備える、半導体ウエハ（図５）が、提供されることができる。キャップ層５０２は、最上サブセルに電気的に接続される。基板は、裏側５０６を含む。基板を形成するために使用される材料は、例えば、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ゲルマニウム合金、およびヒ化ガリウム合金を含む。ヘテロエピタキシャル層を形成するために使用される材料は、例えば、リン化インジウムガリウム、リン化インジウム、ヒ化ガリウム、ヒ化アルミニウムガリウム、ヒ化インジウムガリウム、および希薄窒化物化合物等の周期表上のＩＩＩ族ならびにＶ族からの１つ以上の元素の合金を含む。半導体ウエハは、前側処理（図５および１７−２２）を受けることができる。ＴＷＶ孔（図１７の１７０７）は、感光性ポリマーパターンまたは任意のタイプの好適なマスキングパターン（図示せず）によって決定されるようなウェットエッチングによって形成されることができる。ＴＷＶ孔１７０７のエッチングは、キャップ層１７０２の前側から始まり、ヘテロエピタキシャル層１７０４を通って延在し、ウエハが裏側１７０６まで完全にエッチングされる前に、任意の所望のウエハ深度において基板１７０５の中で停止する。いくつかの実施形態では、使用されるエッチング液混合物は、脱イオン水中の１０％〜５０％ヨード酸の体積比とともに１０％〜５０％塩酸の体積比である。混合物は、１０℃〜１４０℃に及ぶ温度を有することができる。パターン化感光性ポリマー／マスキング材料（図示せず）は、除去されることができる。
【０１０８】
ＴＷＶ孔（図１８の１８０７）をウェットエッチングした後、感光性ポリマーパターンまたは任意のタイプの好適なマスキングパターン（図示せず）によって決定される、パターン化キャップ領域１８０２Ａが、形成される。パターン化キャップ領域１８０２Ａは、円板形状でパターン化されてもよいが、また、種々の幾何学的構成でパターン化されるとともに、グリッド線、母線、パッド、および電気デバイスの任意のタイプの伝導性構成要素として機能するように成形されることもできる。図１８は、（キャップエッチング後の）パターン化キャップ領域１８０２Ａ、ヘテロエピタキシャル層１８０４、基板１８０５、基板の裏側１８０６、およびＴＷＶ孔１８０７を示す。
【０１０９】
図１９では、ＡＲＣ（１９０３、１９０８）は、パターン化キャップ領域１９０２Ａを囲繞するヘテロエピタキシャル層１９０４にわたって、かつＴＷＶ孔１９０７のＴＷＶ側壁および底部にわたって適用された後に、不動態化層として機能する。感光性ポリマーはまた、ＡＲＣの代わりに不動態化層として使用されることもできる。不動態化層は、例えば、感光性ポリマー適用、プラズマ強化化学蒸着、原子層堆積、およびエレクトログラフティングを含む、標準堆積技法を使用して、適用されることができる。いくつかの実施形態では、堅固焼成が、本ステップで使用される。図１９はまた、基板１９０５および基板１９０５の裏側１９０６も示す。
【０１１０】
図２０では、ＡＲＣまたは不動態化層は、ＴＷＶ孔２００７の底部に位置するウエハ基板の前側２００９を露出するように、ＴＷＶ孔２００７の底部の前側から除去される。図２０は、（キャップエッチング後の）パターン化キャップ領域２００２Ａ、ＡＲＣ２００３、ヘテロエピタキシャル層２００４、基板２００５、基板の裏側２００６、ＴＷＶ孔２００７、ＡＲＣ２００８、および不動態化層の除去後のＴＷＶの露出底部２００９を示す。
【０１１１】
図２１では、金属シード層が、ＴＷＶ孔２１０７を裏打ちし、ＴＷＶ側壁２１１１、ＴＷＶ２１１２の底部、およびパターン化キャップ領域２１０２Ａの前側、ならびにＡＲＣ２１０３のある所望の面積を覆うように、金属が、半導体ウエハの前側から堆積される。金属堆積／金属化は、感光性ポリマーを用いて形成され得る、金属アイソレーションレジストパターン（図示せず）によって決定される。本パターン化は、例えば、具体的実施形態に応じて、堅固焼成を要求する場合もあり、しない場合もある、標準フォトリソグラフィ技法を使用して、実行されることができる。いくつかの実施形態では、本金属化ステップは、蒸発方法を使用する。堆積された金属は、前側金属パッド、ならびにＴＷＶ側壁およびＴＷＶ底部を電気めっきするための伝導金属シード層として機能することができる。図２１は、（キャップエッチング後の）パターン化キャップ領域２１０２Ａ、ＡＲＣ２１０３、ヘテロエピタキシャル層２１０４、基板２１０５、基板２１０５の裏側２１０６、ＴＷＶ孔２１０７、ビア内のＡＲＣ２１０８、前側金属２１１０、不動態化層（ＡＲＣ２１０８）によってヘテロエピタキシャルスタックおよび基板からアイソレートされる、ＴＷＶの側壁２１１１に沿って堆積される金属層２１０９、ならびにＴＷＶ２１０７の底部上に堆積される金属層２１１２を示す。
【０１１２】
図２２では、金または他の導電性金属もしくは合金が、ＴＷＶ底部および側壁（２２１１、２２１２）上に堆積される金属層に直接接触する、ＴＷＶの中の金プラグ２２１３を形成するように、リソグラフィおよび電気めっきによってＴＷＶ内に適用されることができる。金プラグは、ＴＷＶ構造を機械的に補強し、低い抵抗損失を伴って、より高い電流密度の伝導を可能にする。図２２は、（キャップエッチング後の）パターン化キャップ領域２２０２Ａと、ＡＲＣ２２０３と、ヘテロエピタキシャル層２２０４と、基板２２０５と、基板の裏側２２０６と、ＴＷＶ内および周囲のＡＲＣ２２０８と、前側金属２２１０と、不動態化層（ＡＲＣ２２０８）によってヘテロエピタキシャルスタックおよび基板からアイソレートされる、ＴＷＶの側壁に沿って堆積される金属層２２１１と、ＴＷＶ２１０７の底部上に堆積される金属層２２１２と、電気めっき金プラグ２２１３とを含む。
【０１１３】
図２３では、半導体ウエハの前側は、光学的に透明な接着剤２３１４を用いてカバーガラス２３１５に恒久的に接着されることができる。いくつかの実施形態では、カバーガラスは、ホウケイ酸ガラスから作製され得る、宇宙グレードカバーガラスであってもよい。カバーガラスは、半導体ウエハの裏側からのさらなる処理のためのキャリアとしての役割を果たすことができる。図２３は、（キャップエッチング後の）パターン化キャップ領域２３０２Ａと、ＡＲＣ２３０３と、ヘテロエピタキシャル層２３０４と、基板２３０５と、基板の裏側２３０６と、ＴＷＶ内のＡＲＣ２３０８と、前側金属２３１０と、不動態化層（ＡＲＣ２３０８）によってヘテロエピタキシャルスタックおよび基板からアイソレートされる、ＴＷＶの側壁に沿って堆積される金属層２３１１と、ＴＷＶの底部上に堆積される金属層２３１２と、電気めっき金プラグ２３１３と、光学的に透明な接着剤２３１４と、カバーガラス２３１５とを含む。
【０１１４】
図２４では、基板の裏側２４１６は、ウェットエッチング、裏面研削、または他の方法によって薄化されることができる。いくつかの実施形態では、基板は、薄化後に、例えば、厚さ２０μｍ〜２００μｍ、厚さ２０μｍ未満、または厚さ４０μｍ〜８０μｍであり得る。薄化されたデバイスは、例えば、宇宙用太陽電池を含む、いくつかの用途で望ましい。図２４は、（キャップエッチング後の）パターン化キャップ領域２４０２Ａと、ＡＲＣ２４０３と、ヘテロエピタキシャル層２４０４と、基板２４０５と、ＴＷＶ内のＡＲＣ２４０８と、前側金属２４１０と、不動態化層（ＡＲＣ２４０８）によってヘテロエピタキシャルスタックおよび基板からアイソレートされる、ＴＷＶの側壁に沿って堆積される金属層２４１１と、ＴＷＶの底部上に堆積される金属層２４１２と、電気めっき金プラグ２４１３と、光学的に透明な接着剤２４１４と、カバーガラス２４１５と、ウェットエッチングされた裏面薄化基板の裏側２４１６とを含む。
【０１１５】
図２５では、不動態化層２５１７は、金属接点から基板を不動態化するように、所望のパターンに従って基板２５０５の裏側２５１６上に適用されることができる。不動態化層２５０８はまた、ＴＷＶ孔の壁を裏打ちする。不動態化層は、例えば、感光性ポリマー適用、プラズマ強化化学蒸着、原子層堆積、およびエレクトログラフティングを含む、標準堆積技法を使用して、適用されることができる。いくつかの実施形態では、堅固焼成が、本ステップで使用される。前側金属パッドの底部は、露出されたままである２５１２。図２５は、（キャップエッチング後の）パターン化キャップ領域２５０２Ａと、ＡＲＣ２５０３と、ヘテロエピタキシャル層２５０４と、基板２５０５と、ＴＷＶを裏打ちするＡＲＣ２５０８と、前側金属２５１０と、不動態化層によってヘテロエピタキシャルスタックおよび基板からアイソレートされる、ＴＷＶの側壁に沿って堆積される金属層２５１１と、ＴＷＶの底部上に堆積される金属層２５１２と、電気めっき金プラグ２５１３と、光学的に透明な接着剤２５１４と、カバーガラス２５１５と、ウェットエッチングされた裏面薄化基板の裏側２５１６と、裏側表面２５１６上の不動態化層２５１７とを含む。
【０１１６】
図２６では、裏側およびＴＷＶ金属アイソレーションレジストパターン２６１８は、裏側金属（図２７の２７１９）の後続の堆積ならびにＴＷＶ金属（図２７の２７２０）堆積を決定するように適用されることができる。いくつかの実施形態では、これらの裏側およびＴＷＶ金属は、単一の堆積ステップで適用されることができる、または１つを上回る堆積ステップで適用されることができる。図２６は、（キャップエッチング後の）パターン化キャップ領域２６０２Ａと、ＡＲＣ２６０３と、ヘテロエピタキシャル層２６０４と、基板２６０５と、ＴＷＶの側壁を裏打ちするＡＲＣ２６０８と、前側金属２６１０と、不動態化層によってヘテロエピタキシャルスタックおよび基板からアイソレートされる、ＴＷＶの側壁に沿って堆積される金属層２６１１と、ＴＷＶの底部上に堆積される金属層２６１２と、電気めっき金プラグ２６１３と、光学的に透明な接着剤２６１４と、カバーガラス２６１５と、ウェットエッチングされた裏面薄化基板の裏側２６１６と、不動態化層２６１７と、裏側およびＴＷＶ金属アイソレーションレジストパターン２６１８とを含む。
【０１１７】
図２７は、裏側犠牲金属および金属アイソレーションレジストパターンが正ならびに負の電気接点をアイソレートするように持ち上げられた後の完成したデバイスを示す。図２７は、（キャップエッチング後の）パターン化キャップ領域２７０２Ａ、ＡＲＣ２７０３、ヘテロエピタキシャル層２７０４、基板２７０５、ＴＷＶの側壁を裏打ちするＡＲＣ２７０８、前側金属２７１０、不動態化層によってヘテロエピタキシャルスタックおよび基板からアイソレートされる、ＴＷＶの側壁に沿って堆積される金属層２７１１、ＴＷＶの底部上に堆積される金属層２７１２、電気めっき金プラグ２７１３、光学的に透明な接着剤２７１４、カバーガラス２７１５、不動態化層２７１７、基板２７０５の裏側に電気的に接続される裏側金属２７１９、および半導体ウエハの裏側上に堆積され、ＴＷＶ、前側金属２７１０、キャップ領域２７０２Ａ、ならびにヘテロエピタキシャル層２７０４の前側に電気的に接続される、ＴＷＶ金属２７２０を示す。ＴＷＶ金属２７２０は、不動態化層２７１７によって基板２７０５から電気的に絶縁される。
【０１１８】
半導体デバイスを形成する方法は、半導体ウエハを提供するステップであって、半導体ウエハは、前側および裏側を備える、基板領域と、基板領域の前側を覆う、ヘテロエピタキシャル層であって、ヘテロエピタキシャル層は、第１のサブセルと、第１のサブセルを覆う少なくとも１つの付加的サブセルとを備え、第１のサブセルまたは少なくとも１つの付加的サブセルのうちの少なくとも１つは、周期表のＩＩＩ族からの１つ以上の元素と、Ｎと、Ａｓと、Ｓｂ、Ｂｉ、およびそれらの組み合わせから選択される元素とを備える、合金を備える、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層を覆う、複数のパターン化キャップ領域と、ヘテロエピタキシャル層を覆う、反射防止コーティングと、複数のパターン化キャップ領域のそれぞれを覆う、対応する金属領域とを備える、ステップと、光学的に透明な接着剤を用いて、カバーガラスを半導体ウエハの前側に接着するステップと、半導体ウエハの裏側からの基板領域の薄化によって、半導体ウエハから所望の量を除去するステップと、後エッチングウエハ貫通ビアパターンを用いて半導体ウエハの裏側をパターン化するステップと、単一のウェットエッチング液混合物を使用して、半導体ウエハの裏側から複数のウエハ貫通ビアをエッチングするステップであって、複数のウエハ貫通ビアはそれぞれ、半導体ウエハの裏側からヘテロエピタキシャル層を覆う反射防止コーティングまで延在する、ステップと、後続のウェットエッチング方法を用いて、反射防止コーティングを除去し、対応する金属領域の底側を露出するステップであって、後続のウェットエッチング方法は、反射防止コーティングの除去のために特有である、ステップと、標準堆積技法を用いて、ウエハ貫通ビア壁上に不動態化層を堆積させるステップと、裏側金属アイソレーションのために半導体ウエハの裏側上にレジストパターンを堆積させるステップであって、レジストパターンは、不動態化層の下に位置する、ステップと、半導体ウエハの裏側上およびウエハ貫通ビア上に金属を堆積させるステップと、レジストパターンおよび犠牲金属を除去するステップとを含むことができる。
【０１１９】
ある実施形態では、半導体デバイスを形成する方法は、半導体ウエハを提供するステップであって、半導体ウエハは、前側および裏側を備える、基板領域と、基板領域の前側を覆う、ヘテロエピタキシャル層であって、ヘテロエピタキシャル層は、第１のサブセルと、第１のサブセルを覆う少なくとも１つの付加的サブセルとを備え、少なくとも１つのサブセルは、周期表のＩＩＩ族からの１つ以上の元素と、Ｎと、Ａｓと、Ｓｂ、Ｂｉ、およびそれらの組み合わせから選択される元素とを備える、合金を備える、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層を覆う、キャップ層とを備える、ステップと、前エッチングウエハ貫通ビアパターンを用いて半導体ウエハの前側をパターン化するステップと、単一のウェットエッチング液混合物を使用して、半導体ウエハの前側から複数のウエハ貫通ビアをエッチングするステップであって、複数のウエハ貫通ビアはそれぞれ、半導体ウエハの前側面から基板の中へ延在する、ステップと、半導体ウエハの前側上のヘテロエピタキシャル層上に複数のパターン化キャップ領域をパターン化するステップと、ヘテロエピタキシャル層およびウエハ貫通ビア側壁を覆う反射防止コーティングを堆積させるステップと、前側から、ウエハ貫通ビア孔の底部から反射防止コーティングを除去するステップと、半導体ウエハの前側から前側レジストパターンを堆積させるステップであって、前側レジストパターンは、金属層リソグラフィを誘導する、ステップと、半導体ウエハの前側上、ウエハ貫通ビア側壁上、およびウエハ貫通ビア底部上に金属を堆積させるステップとを含む。
【０１２０】
半導体デバイスは、周期表のＩＩＩ族からの１つ以上の元素と、Ｎと、Ａｓと、Ｓｂ、Ｂｉ、およびそれらの組み合わせから選択される元素とを備える、合金をさらに備える、ヘテロエピタキシャル層と、本開示によって提供される方法によって形成される平滑な側壁表面上の孔食の不在によって特徴付けられる、複数のウエハ貫通ビアとを備えることができる。
【０１２１】
ウエハ貫通ビア構造は、裏側および前側を備える、基板と、基板の前側を覆う、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層の第１の部分を覆う、反射防止コーティングと、ヘテロエピタキシャル層の第２の部分を覆う、パターン化キャップ領域と、パターン化キャップ領域を覆い、それに電気的に接続される、前側金属パッドであって、底面を備える、前側金属パッドと、基板の裏側から前側金属パッドまで延在する、ウエハ貫通ビアであって、側壁を備える、ウエハ貫通ビアと、基板の裏側の一部およびウエハ貫通ビアの側壁を覆う、不動態化層と、不動態化層およびウエハ貫通ビア内の前側金属パッドの底面を覆う、金属層とを備えることができる。
【０１２２】
ウエハ貫通ビア構造は、裏側および前側を備える、基板と、基板の前側を覆う、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層の第１の部分を覆う、反射防止コーティングと、ヘテロエピタキシャル層の第２の部分を覆う、パターン化キャップ領域と、反射防止コーティングおよびパターン化キャップ領域の一部を覆う、前側金属と、基板の裏側から反射防止コーティングの一部を通して延在する、ウエハ貫通ビアと、ウエハ貫通ビアの側壁を覆う、不動態化層と、不動態化層を覆い、ウエハ貫通ビアの底部を塞ぐ、金属シード層と、金属シード層を覆い、ウエハ貫通ビアを充填する、金属とを備えることができる。
【０１２３】
本開示によって提供されるＳＭＣＣは、低い質量および高い信頼性を伴うソーラアレイの低費用、低複雑性、高速の加工を促進する。これは、溶接プロセスおよびかさばる相互接続を排除するステップと、裏側金属の厚さおよび費用を低減させるステップと、薄い基板を使用することによって、光起電力デバイスの全体的質量を低減させるステップと、ウエハ処理中にカバーガラスを統合するステップと、相互接続およびＰＷＢ／ＰＣＢ等の相互接続基板と統合されたバイパスダイオードを用いて、ソーラアレイ面積利用を増加させるステップと、小型電池を用いてウエハ利用を増加させるステップとによって遂行される。
【０１２４】
ＳＭＣＣ光起電力電池は、周知の高度に自動化された表面搭載機器とともに使用されることができ、ＳＭＣＣ電池は、ＰＷＢ、ＰＣＢ、またはサブセルの間に相互接続を含む他の相互接続基板に直接搭載されることができる。サブセルの間に相互接続列を溶接することを排除することによって、より小型の光起電力電池を使用することが費用効率的になる。より小型のＳＭＣＣ光起電力電池は、ソーラアレイ表面積のより効率的かつ経済的な使用を促進する。ソーラアレイ面積のより効果的な利用は、太陽電池アレイ面積あたりのより高い電力、より低い重量、およびより低い費用をもたらす。
【０１２５】
本開示によって提供されるＳＭＣＣデバイスは、５ｃｍ２以下、４ｃｍ２以下、３ｃｍ２以下、２ｃｍ２以下、もしくは１ｃｍ２以下の前表面積を有することができる。例えば、本開示によって提供されるＳＭＣＣデバイスは、０．５ｃｍ２〜５ｃｍ２、０．５ｃｍ２〜４ｃｍ２、０．５ｃｍ２〜３ｃｍ２、０．５ｃｍ２〜２ｃｍ２、または０．５ｃｍ２〜１ｃｍ２の前表面積を有することができる。ＳＭＣＣ光起電力電池はまた、他の寸法を有することもできる。
【０１２６】
３点接合ＳＭＣＣデバイス等の本開示によって提供されるＳＭＣＣデバイスは、０．１０ｇ／ｃｍ２未満の面積あたりの単位質量、例えば、０．０９ｇ／ｃｍ２未満、０．０８ｇ／ｃｍ２未満、０．０７ｇ／ｃｍ２未満、または０．０６ｇ／ｃｍ２未満の面積あたりの単位質量を有することができる。３点接合ＳＭＣＣデバイス等の本開示によって提供されるＳＭＣＣデバイスは、例えば、０．０５ｇ／ｃｍ２〜０．１０ｇ／ｃｍ２、０．０６ｇ／ｃｍ２〜０．０９ｇ／ｃｍ２、または０．０６ｇ／ｃｍ２〜０．０８ｇ／ｃｍ２の面積あたりの単位質量を有することができる。
【０１２７】
例えば、はんだボールまたははんだペーストが、接触パッドに適用されることができる。適用されたはんだを伴うＳＭＣＣデバイスは、次いで、プリント回路板上の対応する相互接触パッド上に組み立てられ、はんだは、ＳＭＣＣをプリント回路板に相互接続するように再流動される。
【０１２８】
図３６Ａは、ＴＷＶ３６０３を伴う裏側表面搭載パッド（図示せず）に相互接続される、母線３６０２に相互接続されたグリッド線３６０１を含む、ＳＭＣＣデバイスの実施例の前側の上面図を示す。
【０１２９】
図３６Ｂは、裏側接点３６０６に相互接続される表面搭載はんだパッド３６０７と、ＴＷＶ３６０３によって前側接点および（図３６Ａの）母線３６０２に相互接続される表面搭載はんだパッド３６０５とを含む、ＳＭＣＣデバイスの実施例の裏側の図を示す。前側表面搭載パッド３６０５は、絶縁体３６０４によって、ＳＭＣＣデバイスの後面から、かつ後面接点３６０６から電気的に絶縁される。
【０１３０】
個々のＳＭＣＣ金型は、プリント回路板または半導体ウエハ等の他の好適な支持構造であり得る、基板上に組み立てられることができる。
【０１３１】
前面はんだパッドおよび後面はんだパッドは、表面搭載アセンブリのために好適である、任意の好適な形状、寸法、ならびにレイアウトを有することができる。表面搭載構成の実施例が、図３１および３２に示される。
【０１３２】
ＳＭＣＣデバイスは、任意の好適な表面搭載組立方法を使用し、かつ任意の好適な表面搭載組立材料を使用して、ＰＷＢまたはＰＣＢ等の相互接続基板に搭載されることができる。
【０１３３】
ＰＷＢまたはＰＣＢ等の相互接続基板は、用途に依存し得る、任意の好適な材料から作製されることができる。例えば、宇宙用途に関して、プリント回路板は、宇宙用途に適任であろう。ＰＷＢまたはＰＣＢは、ＳＭＣＣを表面搭載するためのはんだパッドと、ＳＭＣＣデバイスのそれぞれを接続するための相互接続とを備えることができる。バイパスダイオードは、ＳＭＣＣデバイスが搭載される側面と対向するプリント回路板の側面上等のプリント回路板上に搭載されることができる。バイパスダイオードは、１つ以上のＳＭＣＣデバイスに相互接続されてもよい。
【０１３４】
エピタキシャル層の前面は、グリッドを形成する細い線の形態で前接点を備えることができる。グリッドは、母線に相互接続されることができる。ＴＷＶは、母線をＳＭＣＣの裏側に位置する前接触パッドに相互接続する。
【０１３５】
ＳＭＣＣ構造がウエハレベルにおいて加工された後、ＳＭＣＣデバイスはそれぞれ、試験され、次いで、個々のＳＭＣＣデバイスを提供するように単体化されることができる。個々のＳＭＣＣデバイスは、プリント回路板等のキャリアに表面搭載されることができる。
【０１３６】
本発明の別の利点は、ＣＩＣデバイスのために要求されるように、各デバイス内にバイパスダイオードを組み込む必要性を排除することである。バイパスダイオードは、アレイを形成する個々の太陽電池の故障からソーラアレイを保護するために使用される。従来技術の光起電力電池では、シリコンバイパスダイオードが、太陽電池に取り付けられるか、またはバイパスダイオードが、光起電力電池の中にモノリシックに統合されるかのいずれかである。
【０１３７】
ベアチップバイパスダイオードがＣＩＣアセンブリの一部として光起電力電池上に溶接される構成では、特注のベア金型バイパスダイオードチップが、要求される。これは、他の電子機器用途に使用され得る、一般的または既製バイパスダイオードの使用に対して、費用を増加させる。ＳＭＣＣは、一般的なパッケージ化されたバイパスダイオードの使用を可能にする。
【０１３８】
伝統的なＣＩＣサブアセンブリに関して行われるように、バイパスダイオードを取り付ける必要性を排除するという利点を強調するために、ＣＩＣにバイパスダイオードを組み立てることに関与する、個々のステップを考慮することが有用であり得る。離散ベア金型バイパスダイオードをＣＩＣに取り付けることは、金属タブの一方の端部をベアシリコンバイパスチップに溶接し、次いで、金属タブの他方の端部を半導体材料上の厚い金属化に溶接して、多接合光起電力電池を形成するという繊細な動作を伴う。半導体材料、特に、ＩＩＩ−Ｖ材料上で溶接することは、金属化の費用を追加するだけでなく、太陽電池ウエハ上に付加的たわみ、曲げ、および応力を導入することによって、製造収率も低減させる、数マイクロメートルの銀を含み得る、厚い金属化を要求する。溶接動作自体が、繊細であり、厳密なプロセス制御を要求し、有意に低減した製造収率であり得る。
【０１３９】
モノリシックに統合されたバイパスダイオードの場合に関して、伝統的なＣＩＣでは、バイパスダイオード統合は、ＣＩＣの群を抜いて最も高価な構成要素である、太陽電池エピタキシャルウエハ上の占有面積を消費し、また、付加的プロセスステップおよび条件を追加することによってエピタキシャル成長を複雑にする。ＳＭＣＣを用いると、バイパスダイオードは、これらのペナルティをもたらさない。
【０１４０】
本明細書に開示されるＳＭＣＣでは、低費用ベアまたはパッケージ化バイパスダイオードは、電子機器業界で使用される、慎重な自動化された超大容量ピックアンドプレース機器および方法を使用して、プリント回路板またはプリント配線板に組み立てられることができる。ＳＭＣＣはまた、代替的バイパスダイオード相互接続構成も可能にする。伝統的な設計では、バイパスダイオードは、各ＣＩＣに相互接続される、または各ＣＩＣ内で統合される。ＳＭＣＣは、１つを上回るＳＭＣＣデバイスが同一のバイパスダイオードを共有することができるように、ＰＣＢ／ＰＷＢを通して太陽電池アレイを相互接続する能力を提供する。より少ないバイパスダイオードが、使用されることができ、バイパスダイオードの数は、最適化されることができる。より少ない保護デバイスを用いると、伝統的なバイパスダイオードは、全体的費用を法外に増加させることなく、より精巧な保護デバイスと置換されることができる。
【０１４１】
非表面搭載光起電力電池と比較して、本開示によって提供されるＳＭＣＣ光起電力電池は、以下の利点を有する。
【０１４２】
（１）接着剤を分注し、カバーガラスを各電池に適用するのではなく、接着剤およびカバーガラスは、裏側処理に先立ってウエハレベルにおいて適用ならびに接着されることができる。
【０１４３】
（２）太陽電池の前側および裏側への溶接された相互接続を使用するのではなく、光起電力電池が、表面搭載パッドに相互接続される。
【０１４４】
（３）離散またはモノリシックに統合されたバイパスダイオードを使用するのではなく、低費用バイパスダイオードが、ＰＷＢ／ＰＣＢの中へ統合されることができ、それによって、ソーラアレイパネル上のアクティブ表面積を増加させ、組立プロセスの費用および複雑性を削減する。
【０１４５】
（４）個々の光起電力電池の列をともに溶接する必要性が、排除される。
【０１４６】
（５）光起電力電池の溶接された列を用いると、列は、宇宙グレード接着剤を使用して基板上に手動で組み立てられる。しかしながら、ＳＭＣＣは、高速自動ピックアンドプレース組立方法を使用して、ＰＣＢ上に直接組み立てられることができる。
【０１４７】
（６）宇宙用ソーラアレイが、典型的には、ＣＩＣの列を接続するためにアレイ基板の裏側上で手動配線プロセスを要求する一方で、ＳＭＣＣの使用は、統合電気接続とともにＰＷＢ／ＰＣＢの電子機器業界標準生産を利用することによって、本プロセスを排除する。
【０１４８】
本開示によって提供されるＳＭＣＣ多接合光起電力電池は、宇宙および地上用途のために、光起電力モジュール、光起電力サブシステム、ならびに光起電力システムに統合されることができる。光起電力モジュールは、基板パネル上に搭載される複数のＳＭＣＣ多接合光起電力電池を備えることができる。
【０１４９】
本発明の光起電力モジュールは、前表面積と、前表面積を覆う、本開示の複数の表面搭載多接合光起電力電池とを備えることができ、光起電力モジュールは、例えば、前表面積の少なくとも７０％、前表面積の少なくとも８０％、または前表面積の少なくとも９０％を被覆する。本発明の光起電力モジュールは、モジュールの前面に搭載される本開示の複数のＳＭＣＣデバイスを備えることができ、ＳＭＣＣデバイスは、例えば、モジュールの前表面積の６０％〜９０％、６５％〜８５％、または光起電力モジュールの前表面積の７０％〜８０％を被覆する。
【０１５０】
本発明の表面搭載多接合光起電力電池は、前基板表面および後基板表面を有する、基板と、前基板表面を覆う、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層の一部を覆い、それに電気的に接続される、前面接点と、前面接点およびヘテロエピタキシャル層を覆う、光学接着剤と、光学接着剤を覆う、カバーガラスと、後基板表面の一部の下に位置し、それに電気的に接続される、後面はんだパッドと、後基板表面の下に位置し、それから絶縁される、前面はんだパッドと、前面はんだパッドおよび前面接点を相互接続する、ウエハ貫通ビアとを備えることができる。
【０１５１】
本発明の表面搭載多接合光起電力電池は、厚さ１５０μｍ未満である基板を有することができる。
【０１５２】
本発明の表面搭載多接合光起電力電池は、厚さ２０μｍ〜１７５μｍである、Ｇｅを備える基板を有することができる。
【０１５３】
本発明の表面搭載多接合光起電力電池は、厚さ１００μｍ未満である、ＧａＡｓを備える基板を有することができる。
【０１５４】
本発明の表面搭載多接合光起電力電池は、４ｃｍ２未満の面積によって特徴付けられることができる。
【０１５５】
本発明の表面搭載多接合光起電力電池は、０．０９ｇ／ｃｍ２未満の面積あたりの単位質量によって特徴付けられることができる。
【０１５６】
本発明の表面搭載多接合光起電力電池は、少なくとも２つの接合部を備える、ヘテロエピタキシャル層を有することができる。
【０１５７】
本発明の表面搭載多接合光起電力電池は、Ｇａ１−ｘＩｎｘＮｙＡｓ１−ｙ−ｚＳｂｚを備える、ヘテロエピタキシャル層を有することができ、ｘ、ｙ、およびｚの含有量値は、以下のような組成範囲内、すなわち、０．０３≦ｘ≦０．２２、０．００７≦ｙ≦０．０５５、および０．００１≦ｚ≦０．０５である。
【０１５８】
Ｇａ１−ｘＩｎｘＮｙＡｓ１−ｙ−ｚＳｂｚサブセルは、例えば、０．００４≦ｚ≦０．０２、０．００５≦ｚ≦０．０１８、０．００６≦ｚ≦０．０１６、０．００８≦ｚ≦０．０１５、０．０１≦ｚ≦０．０１８、０．０１≦ｚ≦０．０１４、０．００４≦ｚ≦０．０１４、または０．００４≦ｚ≦０．０１等の低いアンチモン含有量を備えることができる。
【０１５９】
Ｇａ１−ｘＩｎｘＮｙＡｓ１−ｙ−ｚＳｂｚサブセルは、例えば、０．０２≦ｙ≦０．１０、０．０２１≦ｙ≦０．０９、０．０２４≦ｙ≦０．０８５、０．０２６≦ｙ≦０．０８、０．０３≦ｙ≦０．０６、または０．０４≦ｙ≦０．０６等の高い窒素含有量を備えることができる。
【０１６０】
Ｇａ１−ｘＩｎｘＮｙＡｓ１−ｙ−ｚＳｂｚサブセルは、例えば、０．００４≦ｚ≦０．０２、０．００５≦ｚ≦０．０１８、０．００６≦ｚ≦０．０１６、０．００８≦ｚ≦０．０１５、０．０１≦ｚ≦０．０１８、０．０１≦ｚ≦０．０１４、０．００４≦ｚ≦０．０１４、または０．００４≦ｚ≦０．０１等の低いアンチモン含有量と、例えば、０．０２≦ｙ≦０．１０、０．０２１≦ｙ≦０．０９、０．０２４≦ｙ≦０．０８５、０．０２６≦ｙ≦０．０８、０．０３≦ｙ≦０．０６、または０．０４≦ｙ≦０．０６等の高い窒素含有量とを備えることができる。
【０１６１】
Ｇａ１−ｘＩｎｘＮｙＡｓ１−ｙ−ｚＳｂｚサブセルは、０．０２５≦ｘ≦０．１９、０．００８≦ｙ≦０．０９、および０．００１≦ｚ≦０．０２、０．０２５≦ｘ≦０．１９、０．００８≦ｙ≦０．０９、および０．００１≦ｚ≦０．０１８、０．０２５≦ｘ≦０．１９、０．００８≦ｙ≦０．０９、および０．００１≦ｚ≦０．０１６、０．０２５≦ｘ≦０．１９、０．０２≦ｙ≦０．０９、および０．００１≦ｚ≦０．０２、０．０２５≦ｘ≦０．１９、０．０２≦ｙ≦０．０９、および０．００１≦ｚ≦０．０１８、０．０２５≦ｘ≦０．１９、０．０２≦ｙ≦０．０９、および０．００１≦ｚ≦０．０１６、０．０２５≦ｘ≦０．１９、０．００８≦ｙ≦０．０９、および０．００１≦ｚ≦０．０１６、０．０２５≦ｘ≦０．１９、０．０２２≦ｙ≦０．０９、および０．００１≦ｚ≦０．０２、０．０２５≦ｘ≦０．１９、０．０２２≦ｙ≦０．０９、および０．００１≦ｚ≦０．０１８、または０．０２５≦ｘ≦０．１９、０．０２２≦ｙ≦０．０９、および０．００１≦ｚ≦０．０１６のｘ、ｙ、およびｚ値を備えることができる。
【０１６２】
本発明の表面搭載多接合光起電力電池はさらに、ヘテロエピタキシャル層の第１の部分を覆う、反射防止コーティングと、ヘテロエピタキシャル層の第２の部分を覆う、パターン化キャップ領域と、パターン化キャップ領域を覆い、それに電気的に接続される、前側金属パッドであって、底面を備える、前側金属パッドと、後基板表面から前側金属パッドまで延在する、ウエハ貫通ビアであって、側壁を備える、ウエハ貫通ビアと、後基板表面の一部およびウエハ貫通ビアの側壁を覆う、不動態化層と、不動態化層およびウエハ貫通ビア内の前側金属パッドの底面の下に位置する、金属層とを備えることができる。
【０１６３】
本発明の表面搭載多接合光起電力電池は、周期表のＩＩＩ族からの１つ以上の元素と、Ｎと、Ａｓと、Ｓｂ、Ｂｉ、およびそれらの組み合わせから選択される元素とを備える、ヘテロエピタキシャル層を備えることができる。
【０１６４】
本発明の表面搭載多接合光起電力電池は、多接合太陽電池の１つ以上のサブセルを備える、ヘテロエピタキシャル層を備えることができ、サブセルのうちの少なくとも１つは、周期表のＩＩＩ族からの１つ以上の元素と、Ｎと、Ａｓと、Ｓｂ、Ｂｉ、およびそれらの組み合わせから選択される元素とを備える。
【０１６５】
本発明の表面搭載多接合光起電力電池は、平滑な側壁表面によって特徴付けられる、ウエハ貫通ビアを有することができ、後基板表面は、孔食を含まない。
【０１６６】
本発明の表面搭載多接合光起電力電池はさらに、ヘテロエピタキシャル層の第１の部分を覆う、反射防止コーティングと、ヘテロエピタキシャル層の第２の部分を覆う、パターン化キャップ領域と、反射防止コーティングおよびパターン化キャップ領域の一部を覆う、前側金属と、後基板表面から反射防止コーティングの一部を通して延在する、ウエハ貫通ビアと、ウエハ貫通ビアの側壁を覆う、不動態化層と、不動態化層を覆い、ウエハ貫通ビアの底部を塞ぐ、金属層と、金属層を覆い、ウエハ貫通ビアを充填する、金属とを備えることができる。
【０１６７】
本発明の光起電力モジュールは、本発明の複数の表面搭載多接合光起電力電池を備えることができる。
【０１６８】
本発明の光起電力モジュールは、前相互接続基板表面および後相互接続基板表面を備える、相互接続基板と、相互接続基板に搭載される請求項１に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池とを備えることができる。
【０１６９】
本発明によって提供される光起電力モジュールは、本発明の複数の表面搭載多接合光起電力電池のそれぞれの間の相互接続と、複数のバイパスダイオードであって、複数のバイパスダイオードはそれぞれ、本発明の複数の表面搭載多接合光起電力電池のうちの１つ以上のものに相互接続される、複数のバイパスダイオードとを備える、相互接続基板を備えることができる。
【０１７０】
本発明の光起電力モジュールは、後相互接続基板表面に搭載される、複数のバイパスダイオードを備えることができる。
【０１７１】
本発明の光起電力モジュールは、前表面積と、前表面積を覆う、本開示の複数の表面搭載多接合光起電力電池とを備えることができ、光起電力モジュールは、例えば、前表面積の少なくとも７０％を被覆する。
【０１７２】
本発明の電力システムは、本開示の光起電力モジュールおよび／または本開示の少なくとも１つの表面搭載多接合光起電力電池を備えることができる。
【０１７３】
本発明の光起電力モジュールを加工する方法は、本開示の表面搭載多接合光起電力電池のうちの少なくとも１つを相互接続基板に相互接続するステップを含むことができる。
【０１７４】
本発明の光起電力モジュールを加工する方法は、表面搭載によって、本開示の表面搭載光起電力電池を相互接続基板に相互接続するステップを含むことができる。
【０１７５】
本発明の多接合光起電力電池を加工する方法は、半導体ウエハを提供するステップであって、半導体ウエハは、前基板表面および後基板表面を有する、基板と、前基板表面を覆う、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層の一部を覆い、それに電気的に接続される、前面接点と、前面接点およびヘテロエピタキシャル層を覆う、光学接着剤と、光学接着剤を覆う、カバーガラスとを備える、ステップと、基板を薄化するステップとを含むことができる。
【０１７６】
本発明の方法は、前面接点を後基板表面の下に位置する前接触パッドに相互接続する、ウエハ貫通ビアを形成するステップを含むことができる。
【０１７７】
本発明の方法は、後基板表面に相互接続される、後面接点を形成するステップを含むことができる。
【０１７８】
本発明の方法は、ウェットエッチング、裏面研削、リフトオフ、または前述のうちのいずれかの任意の組み合わせによって、基板を薄化する方法を含むことができる。
【０１７９】
本発明の半導体デバイスを形成する方法は、半導体ウエハを提供するステップであって、半導体ウエハは、前側および裏側を備える、基板領域と、基板領域の前側を覆う、ヘテロエピタキシャル層であって、ヘテロエピタキシャル層は、第１のサブセルと、第１のサブセルを覆う少なくとも１つの付加的サブセルとを備え、第１のサブセルまたは少なくとも１つの付加的サブセルのうちの少なくとも１つは、周期表のＩＩＩ族からの１つ以上の元素と、Ｎと、Ａｓと、Ｓｂ、Ｂｉ、およびそれらの組み合わせから選択される元素とを備える、合金を備える、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層を覆う、複数のパターン化キャップ領域と、ヘテロエピタキシャル層を覆う、反射防止コーティングと、複数のパターン化キャップ領域のそれぞれを覆う、対応する金属領域とを備える、ステップと、光学的に透明な接着剤を用いて、カバーガラスを半導体ウエハの前側に接着するステップと、半導体ウエハの裏側からの基板領域の薄化によって、半導体ウエハから所望の量を除去するステップと、後エッチングウエハ貫通ビアパターンを用いて半導体ウエハの裏側をパターン化するステップと、単一のウェットエッチング液混合物を使用して、半導体ウエハの裏側から複数のウエハ貫通ビアをエッチングするステップであって、複数のウエハ貫通ビアはそれぞれ、半導体ウエハの裏側からヘテロエピタキシャル層を覆う反射防止コーティングまで延在する、ステップと、後続のウェットエッチング方法を用いて、反射防止コーティングを除去し、対応する金属領域の底側を露出するステップであって、後続のウェットエッチング方法は、反射防止コーティングの除去のために特有である、ステップと、標準堆積技法を用いて、ウエハ貫通ビア壁上に不動態化層を堆積させるステップと、裏側金属アイソレーションのために半導体ウエハの裏側上にレジストパターンを堆積させるステップであって、レジストパターンは、不動態化層の下に位置する、ステップと、半導体ウエハの裏側上およびウエハ貫通ビア上に金属を堆積させるステップと、レジストパターンおよび犠牲金属を除去するステップとを含むことができる。
【０１８０】
本発明の半導体デバイスを形成する方法は、半導体ウエハを提供するステップであって、半導体ウエハは、前側および裏側を備える、基板領域と、基板領域の前側を覆う、ヘテロエピタキシャル層であって、ヘテロエピタキシャル層は、第１のサブセルと、第１のサブセルを覆う少なくとも１つの付加的サブセルとを備え、少なくとも１つのサブセルは、周期表のＩＩＩ族からの１つ以上の元素と、Ｎと、Ａｓと、Ｓｂ、Ｂｉ、およびそれらの組み合わせから選択される元素とを備える、合金を備える、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層を覆う、キャップ層とを備える、ステップと、前エッチングウエハ貫通ビアパターンを用いて半導体ウエハの前側をパターン化するステップと、単一のウェットエッチング液混合物を使用して、半導体ウエハの前側から複数のウエハ貫通ビアをエッチングするステップであって、複数のウエハ貫通ビアはそれぞれ、半導体ウエハの前側面から基板の中へ延在する、ステップと、半導体ウエハの前側上のヘテロエピタキシャル層上に複数のパターン化キャップ領域をパターン化するステップと、ヘテロエピタキシャル層およびウエハ貫通ビア側壁を覆う反射防止コーティングを堆積させるステップと、前側から、ウエハ貫通ビア孔の底部から反射防止コーティングを除去するステップと、半導体ウエハの前側から前側レジストパターンを堆積させるステップであって、前側レジストパターンは、金属層リソグラフィを誘導する、ステップと、半導体ウエハの前側上、ウエハ貫通ビア側壁上、およびウエハ貫通ビア底部上に金属を堆積させるステップとを含むことができる。
【０１８１】
本発明の方法は、不動態化層としての役割を果たす反射防止コーティングを備えることができる。
【０１８２】
本発明の方法は、感光性ポリマーを備える不動態化層を有することができる。
【０１８３】
本発明の方法は、１０％〜５０％の塩酸の体積比と、１０％〜５０％のヨード酸の体積比と、脱イオン水とを備える、ウェットエッチング液混合物を有することができ、単一のウェットエッチング液混合物は、１０℃〜１４０℃の温度を有する。
【０１８４】
本発明の方法は、フォトレジストを使用して、硬質マスクを使用して、またはフォトレジストおよび硬質マスクの両方を使用して形成される、後エッチングウエハ貫通ビアパターンと、前エッチングウエハ貫通ビアパターンとを有することができる。
【０１８５】
本発明の方法は、多接合光起電力電池等の光起電力電池を備える、半導体デバイスを備えることができる。
【０１８６】
本発明の方法は、太陽電池または裏接点太陽電池を備える、半導体デバイスを有することができる。
【０１８７】
本発明の方法は、複数のウエハ貫通ビアのそれぞれを金で充填するステップを含むことができる。
【０１８８】
本発明の方法は、光学的に透明な接着剤を用いて、カバーガラスを半導体ウエハの前側表面に接着するステップと、半導体ウエハの裏側からの基板領域の薄化によって、半導体ウエハの所望の量を除去するステップと、標準堆積技法またはリソグラフィを用いて、半導体ウエハの裏側上に不動態化層を堆積させるステップであって、不動態化層は、不動態化層パターンによって誘導される、ステップと、半導体の裏側上に裏側金属アイソレーションレジストパターンを堆積させるステップであって、裏側金属アイソレーションレジストパターンは、不動態化層の下に位置する、ステップと、半導体ウエハの裏側上に金属を堆積させるステップと、裏側金属アイソレーションレジストパターンおよび犠牲金属を除去するステップとを含むことができる。
【０１８９】
本発明の方法は、ウェットエッチング、裏面研削、基板リフトオフ、または前述のうちのいずれかの組み合わせによって、半導体ウエハの裏側からの基板領域の薄化を含むことができる。
【０１９０】
本発明の側面によると、表面搭載多接合光起電力電池は、前基板表面および後基板表面を有する、基板と、前基板表面を覆う、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層の一部を覆い、それに電気的に接続される、前面接点と、前面接点およびヘテロエピタキシャル層を覆う、光学接着剤と、光学接着剤を覆う、カバーガラスと、後基板表面の一部の下に位置し、それに電気的に接続される、後面はんだパッドと、後基板表面の下に位置し、それから絶縁される、前面はんだパッドと、前面はんだパッドおよび前面接点を相互接続する、ウエハ貫通ビアとを備える。
【０１９１】
前述の側面のうちのいずれかによると、基板は、厚さ１５０μｍ未満である。
【０１９２】
前述の側面のうちのいずれかによると、基板は、Ｇｅを備え、厚さ２０μｍ〜１７５μｍである。
【０１９３】
前述の側面のうちのいずれかによると、基板は、ＧａＡｓを備え、厚さ１００μｍ未満である。
【０１９４】
前述の側面のうちのいずれかによると、表面搭載多接合光起電力電池は、４ｃｍ２未満の面積によって特徴付けられる。
【０１９５】
前述の側面のうちのいずれかによると、表面搭載多接合光起電力電池は、０．０９ｇ／ｃｍ２未満の面積あたりの単位質量によって特徴付けられる。
【０１９６】
前述の側面のうちのいずれかによると、ヘテロエピタキシャル層は、少なくとも２つの接合部を備える。
【０１９７】
前述の側面のうちのいずれかによると、ヘテロエピタキシャル層は、Ｇａ１−ｘＩｎｘＮｙＡｓ１−ｙ−ｚＳｂｚを備え、ｘ、ｙ、およびｚの含有量値は、以下のような組成範囲内、すなわち、０．０３≦ｘ≦０．２２、０．００７≦ｙ≦０．０５５、および０．００１≦ｚ≦０．０２である。
【０１９８】
前述の側面のうちのいずれかによると、表面搭載多接合光起電力電池はさらに、ヘテロエピタキシャル層の第１の部分を覆う、反射防止コーティングと、ヘテロエピタキシャル層の第２の部分を覆う、パターン化キャップ領域と、パターン化キャップ領域を覆い、それに電気的に接続される、前側金属パッドであって、底面を備える、前側金属パッドと、後基板表面から前側金属パッドまで延在する、ウエハ貫通ビアであって、側壁を備える、ウエハ貫通ビアと、後基板表面の一部およびウエハ貫通ビアの側壁を覆う、不動態化層と、不動態化層およびウエハ貫通ビア内の前側金属パッドの底面の下に位置する、金属層とを備える。
【０１９９】
前述の側面のうちのいずれかによると、ヘテロエピタキシャル層は、周期表のＩＩＩ族からの１つ以上の元素と、Ｎと、Ａｓと、Ｓｂ、Ｂｉ、およびそれらの組み合わせから選択される元素とを備える。
【０２００】
前述の側面のうちのいずれかによると、ヘテロエピタキシャル層は、多接合太陽電池の１つ以上のサブセルを備え、サブセルのうちの少なくとも１つは、周期表のＩＩＩ族からの１つ以上の元素と、Ｎと、Ａｓと、Ｓｂ、Ｂｉ、およびそれらの組み合わせから選択される元素とを備える。
【０２０１】
前述の側面のうちのいずれかによると、ウエハ貫通ビアは、平滑な側壁表面によって特徴付けられ、後基板表面は、孔食を含まない。
【０２０２】
前述の側面のうちのいずれかによると、表面搭載多接合光起電力電池はさらに、ヘテロエピタキシャル層の第１の部分の下に位置する、反射防止コーティングと、ヘテロエピタキシャル層の第２の部分の下に位置する、パターン化キャップ領域と、反射防止コーティングおよびパターン化キャップ領域の一部を覆う、前側金属と、後基板表面から反射防止コーティングの一部を通して延在する、ウエハ貫通ビアと、ウエハ貫通ビアの側壁を覆う、不動態化層と、不動態化層を覆い、ウエハ貫通ビアの底部を塞ぐ、金属層と、金属層を覆い、ウエハ貫通ビアを充填する、金属とを備える。
【０２０３】
前述の側面のうちのいずれかによると、表面搭載多接合光起電力電池はさらに、前側金属の一部とヘテロエピタキシャル層との間にＡＲＣ層を備える。
【０２０４】
前述の側面のうちのいずれかによると、表面搭載多接合光起電力電池はさらに、ウエハ貫通ビア側壁の一部とパターン化キャップ領域との間にＡＲＣ層を備える。
【０２０５】
本発明の側面によると、光起電力モジュールは、本発明による、複数の表面搭載多接合光起電力電池を備える。
【０２０６】
前述の側面のうちのいずれかによると、光起電力モジュールは、前相互接続基板表面および後相互接続基板表面を備える、相互接続基板と、相互接続基板に搭載される、本発明による、複数の表面搭載多接合光起電力電池とを備える。
【０２０７】
前述の側面のうちのいずれかによると、相互接続基板は、本発明による、複数の表面搭載多接合光起電力電池のそれぞれの間の相互接続と、複数のバイパスダイオードであって、複数のバイパスダイオードはそれぞれ、本発明による、複数の表面搭載多接合光起電力電池のうちの１つ以上のものに相互接続される、複数のバイパスダイオードとを備える。
【０２０８】
前述の側面のうちのいずれかによると、複数のバイパスダイオードはそれぞれ、相互接続基板に搭載される。
【０２０９】
前述の側面のうちのいずれかによると、モジュールは、前表面積を備え、前述の側面のうちのいずれかによる、複数の表面搭載多接合光起電力電池は、前表面積の少なくとも７０％を被覆する。
【０２１０】
本発明の側面によると、電力システムは、本発明による、光起電力モジュールを備える。
【０２１１】
本発明によると、光起電力モジュールを加工する方法は、本発明による表面搭載多接合光起電力電池のうちの少なくとも１つを相互接続基板に相互接続するステップを含む。
【０２１２】
前述の側面のうちのいずれかによると、相互接続するステップは、表面搭載するステップを含む。
【０２１３】
本発明の側面によると、多接合光起電力電池を加工する方法は、半導体ウエハを提供するステップであって、半導体ウエハは、前基板表面および後基板表面を有する、基板と、前基板表面を覆う、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層の一部を覆い、それに電気的に接続される、前面接点と、前面接点およびヘテロエピタキシャル層を覆う、光学接着剤と、光学接着剤を覆う、カバーガラスとを備える、ステップと、基板を薄化するステップとを含む。
【０２１４】
前述の側面のうちのいずれかによると、方法はさらに、前面接点を後基板表面の下に位置する前接触パッドに相互接続する、ウエハ貫通ビアを形成するステップを含む。
【０２１５】
前述の側面のうちのいずれかによると、方法はさらに、後基板表面に相互接続される、後面接点を形成するステップを含む。
【０２１６】
前述の側面のうちのいずれかによると、基板を薄化するステップは、ウェットエッチング、裏面研削、リフトオフ、または前述のうちのいずれかの任意の組み合わせを含む。
【０２１７】
本発明の側面によると、表面搭載多接合光起電力電池は、前基板表面および後基板表面を有する、基板と、前基板表面を覆う、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層の一部を覆い、それに電気的に接続される、前面接点と、前面接点およびヘテロエピタキシャル層を覆う、光学接着剤と、光学接着剤を覆う、カバーガラスと、後基板表面の一部の下に位置する、不動態化層と、不動態化層の一部の下に位置する、後金属パッドと、前金属接点および後金属パッドを電気的に相互接続する、ウエハ貫通ビアと、後基板表面に電気的に接続される、裏側金属とを備える。
【０２１８】
前述の側面のうちのいずれかによると、表面搭載多接合光起電力電池は、ヘテロエピタキシャル層の一部を覆う、パターン化キャップ領域と、ヘテロエピタキシャル層の一部を覆う、反射防止コーティングとを備え、前面接点は、パターン化キャップ領域を覆い、パターン化キャップ領域に電気的に接続される。
【０２１９】
前述の側面のうちのいずれかによると、反射防止コーティングは、パターン化キャップ領域内でヘテロエピタキシャルを覆い、反射防止コーティングは、ウエハ貫通ビアの側壁を覆う。
【０２２０】
前述の側面のうちのいずれかによると、表面搭載多接合光起電力電池は、ウエハ貫通ビアを少なくとも部分的に充填する、金属プラグを備える。
【０２２１】
本発明の側面によると、光起電力モジュールは、本発明による、複数の表面搭載多接合光起電力電池を備える。
【０２２２】
前述の側面のうちのいずれかによると、光起電力モジュールは、前相互接続基板表面および後相互接続基板表面を備える、相互接続基板と、相互接続基板に搭載される、本発明による、複数の表面搭載多接合光起電力電池とを備える。
【０２２３】
前述の側面のうちのいずれかによると、相互接続基板は、本発明による、複数の表面搭載多接合光起電力電池のそれぞれの間の相互接続と、複数のバイパスダイオードであって、複数のバイパスダイオードはそれぞれ、本発明による、複数の表面搭載多接合光起電力電池のうちの１つ以上のものに相互接続される、複数のバイパスダイオードとを備える。
【０２２４】
前述の側面のうちのいずれかによると、複数のバイパスダイオードはそれぞれ、相互接続基板に搭載される。
【０２２５】
前述の側面のうちのいずれかによると、モジュールは、前表面積を備え、前述の側面のうちのいずれかによる、複数の表面搭載多接合光起電力電池は、前表面積の少なくとも７０％を被覆する。
【０２２６】
本発明の側面によると、電力システムは、本発明による、光起電力モジュールを備える。
【０２２７】
前述の側面のうちのいずれかによると、光起電力モジュールを加工する方法は、本発明による表面搭載多接合光起電力電池のうちの少なくとも１つを相互接続基板に相互接続するステップを含む。
【０２２８】
前述の側面のうちのいずれかによると、相互接続するステップは、表面搭載するステップを含む。
【０２２９】
本発明の側面によると、多接合光起電力電池を加工する方法は、半導体ウエハを提供するステップであって、半導体ウエハは、前基板表面および後基板表面を有する、基板と、前基板表面を覆う、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層の第１の部分を覆う、パターン化キャップ領域とを備える、ステップと、ヘテロエピタキシャル層から基板内まで延在するウエハ貫通ビアをエッチングするステップと、ヘテロエピタキシャル層の第２の部分の上およびウエハ貫通ビアの側壁ならびに底部の上に反射防止コーティングを堆積させるステップと、ウエハ貫通ビアの底部上の反射防止コーティングをエッチングし、基板を露出するステップと、パターン化キャップ領域の少なくとも一部、パターン化キャップ領域内の反射防止コーティング、ウエハ貫通ビアの側壁、およびウエハ貫通ビアの底部を覆う、前面接点を堆積させるステップと、前面接点、パターン化キャップ領域、および反射防止コーティングを覆う、光学接着剤を適用するステップと、光学接着剤を覆う、カバーガラスを適用するステップと、基板を薄化するステップとを含む。
【０２３０】
前述の側面のうちのいずれかによると、方法はさらに、後基板表面に相互接続される、後面接点を形成するステップを含む。
【０２３１】
側面１．前基板表面および後基板表面を有する、基板と、前基板表面を覆う、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層の少なくとも第１の部分を覆う、反射防止コーティングと、ヘテロエピタキシャル層の第２の部分を覆い、ヘテロエピタキシャル層に電気的に接続される、パターン化キャップ領域と、パターン化キャップ領域を覆い、それに電気的に接続される、前側金属パッドであって、底面を備える、前側金属パッドと、後基板表面の一部の下に位置し、それに電気的に接続される、後面はんだパッドと、後基板表面の下に位置し、それから絶縁される、前面はんだパッドと、前面はんだパッドおよび前側金属パッドを相互接続する、基板およびヘテロエピタキシャル層を通して形成されるウエハ貫通ビアと、後基板表面の一部の下に位置し、ウエハ貫通ビアの側壁上に配置される、不動態化層であって、ヘテロエピタキシャル層の少なくとも第１の部分を覆う、反射防止コーティングの少なくとも一部は、ウエハ貫通ビアの側壁上の不動態化層とパターン化キャップ領域との間に、および前側金属パッドとヘテロエピタキシャル層との間に配置される、不動態化層と、前側金属パッド、パターン化キャップ領域、および反射防止コーティングを覆う、光学接着剤と、光学接着剤を覆う、カバーガラスとを備える、表面搭載多接合光起電力電池。
【０２３２】
側面２．基板は、厚さ１５０μｍ未満である、側面１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２３３】
側面３．表面搭載多接合光起電力電池は、０．０９ｇ／ｃｍ２未満の面積あたりの単位質量によって特徴付けられる、側面１−２のいずれか１つに記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２３４】
側面４．ヘテロエピタキシャル層は、少なくとも２つの接合部を備える、側面１−３のいずれか１つに記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２３５】
側面５．前側金属パッドは、底面を備え、前面はんだパッドは、不動態化層およびウエハ貫通ビア内の前側金属パッドの底面の下に位置する、側面１−４のいずれか１つに記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２３６】
側面６．側壁は、平滑表面を有し、後基板表面は、孔食を含まない、側面１−５のいずれか１つに記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２３７】
側面７．ウエハ貫通ビアを充填する金属をさらに備える、側面１−６のいずれか１つに記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２３８】
側面８．側面１−７のいずれか１つに記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池を備える、光起電力モジュール。
【０２３９】
側面９．相互接続基板を備え、複数の表面搭載多接合光起電力電池は、相互接続基板に搭載される、側面８に記載の光起電力モジュール。
【０２４０】
側面１０．相互接続基板は、複数の表面搭載多接合光起電力電池のそれぞれの間の相互接続と、複数のバイパスダイオードであって、複数のバイパスダイオードはそれぞれ、複数の表面搭載多接合光起電力電池のうちの１つ以上のものに相互接続される、複数のバイパスダイオードとを備え、複数のバイパスダイオードはそれぞれ、相互接続基板に搭載される、側面８−９のいずれか１つに記載の光起電力モジュール。
【０２４１】
側面１１．光起電力モジュールは、前表面積を備え、複数の表面搭載多接合光起電力電池は、前表面積の少なくとも７０％を被覆する、側面８−１０のいずれか１つに記載の光起電力モジュール。
【０２４２】
側面１２．側面８−１１のいずれか１つに記載の少なくとも１つの光起電力モジュールを備える、電力システム。
【０２４３】
側面１３．側面１−７のいずれか１つに記載の少なくとも１つの表面搭載多接合光起電力電池を相互接続基板に表面搭載するステップを含む、光起電力モジュールを加工する方法。
【０２４４】
側面１４．前基板表面および後基板表面を有する、基板と、前基板表面を覆う、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層の第１の部分を覆う、反射防止コーティングの第１の部分と、ヘテロエピタキシャル層の第２の部分を覆う、パターン化キャップ領域と、基板を通して、かつヘテロエピタキシャル層を通して形成され、前側金属および前面はんだパッドを電気的に相互接続する、ウエハ貫通ビアと、ヘテロエピタキシャル層の第３の部分を覆い、ウエハ貫通ビアの側壁上に配置される、反射防止コーティングの第２の部分と、後基板の一部の下に位置する、不動態化層と、不動態化層の一部の下に位置する、前面はんだパッドと、パターン化キャップ領域および反射防止コーティングの第２の部分を覆う、前側金属であって、前側金属および前面はんだパッドは、電気的に相互接続される、前側金属と、後基板表面に電気的に相互接続される、裏側金属と、反射防止コーティングの第１の部分、パターン化キャップ領域、および前側金属を覆う、光学接着剤と、光学接着剤を覆う、カバーガラスとを備える、表面搭載多接合光起電力電池。
【０２４５】
側面１５．基板は、厚さ１５０μｍ未満である、側面１４に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２４６】
側面１６．基板は、厚さ１００μｍ未満である、側面１４−１５のいずれか１つに記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２４７】
側面１７．表面搭載多接合光起電力電池は、０．０９ｇ／ｃｍ２未満の面積あたりの単位質量によって特徴付けられる、側面１４−１６のいずれか１つに記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２４８】
側面１８．ヘテロエピタキシャル層は、少なくとも２つの接合部を備える、側面１４−１７のいずれか１つに記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２４９】
側面１９．側壁は、平滑表面を有し、後基板表面は、孔食を含まない、側面１４−１８のいずれか１つに記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２５０】
側面２０．ウエハ貫通ビアを充填する金属をさらに備える、側面１４−１９のいずれか１つに記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２５１】
側面２１．ヘテロエピタキシャル層は、少なくとも１つの希薄窒化物接合部を備える、側面１４−２０のいずれか１つに記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２５２】
側面２２．少なくとも１つの希薄窒化物接合部は、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＮＡｓＢｉ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂＢｉ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＮＡｓＳｂ、ＧａＮＡｓＢｉ、またはＧａＮＡｓＳｂＢｉを備える、側面１４−２１のいずれか１つに記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２５３】
側面２３．少なくとも１つの希薄窒化物接合部は、Ｇａ１−ｘＩｎｘＮｙＡｓ１−ｙ−ｚＳｂｚを備え、ｘ、ｙ、およびｚの含有量値は、０．０３≦ｘ≦０．２２、０．００７≦ｙ≦０．０５５、および０．００１≦ｚ≦０．０５の範囲内である、側面２２に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２５４】
側面２４．少なくとも１つの希薄窒化物接合部は、０．００４≦ｚ≦０．０２、０．００５≦ｚ≦０．０１８、０．００６≦ｚ≦０．０１６、０．００８≦ｚ≦０．０１５、０．０１≦ｚ≦０．０１８、０．０１≦ｚ≦０．０１４、０．００４≦ｚ≦０．０１４、または０．００４≦ｚ≦０．０１の範囲内のアンチモン含有量を有する、Ｇａ１−ｘＩｎｘＮｙＡｓ１−ｙ−ｚＳｂｚを備える、側面２３に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２５５】
側面２５．少なくとも１つの希薄窒化物接合部は、０．０２≦ｙ≦０．１０、０．０２１≦ｙ≦０．０９、０．０２４≦ｙ≦０．０８５、０．０２６≦ｙ≦０．０８、０．０３≦ｙ≦０．０６、または０．０４≦ｙ≦０．０６の範囲内の窒素含有量を有する、Ｇａ１−ｘＩｎｘＮｙＡｓ１−ｙ−ｚＳｂｚを備える、側面２３に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２５６】
側面２６．少なくとも１つの希薄窒化物接合部は、０．００４≦ｚ≦０．０２、０．００５≦ｚ≦０．０１８、０．００６≦ｚ≦０．０１６、０．００８≦ｚ≦０．０１５、０．０１≦ｚ≦０．０１８、０．０１≦ｚ≦０．０１４、０．００４≦ｚ≦０．０１４、または０．００４≦ｚ≦０．０１の範囲内のアンチモン含有量と、０．０２≦ｙ≦０．１０、０．０２１≦ｙ≦０．０９、０．０２４≦ｙ≦０．０８５、０．０２６≦ｙ≦０．０８、０．０３≦ｙ≦０．０６、または０．０４≦ｙ≦０．０６の範囲内の窒素含有量とを有する、Ｇａ１−ｘＩｎｘＮｙＡｓ１−ｙ−ｚＳｂｚを備える、側面２３に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２５７】
側面２７．基板は、ＧｅまたはＧａＡｓを備える、側面１４−２６のいずれか１つに記載の表面搭載多接合光起電力電池。
【０２５８】
側面２８．側面１４−２７のいずれか１つに記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池を備える、光起電力モジュール。
【０２５９】
側面２９．相互接続基板を備え、複数の表面搭載多接合光起電力電池は、相互接続基板に搭載される、側面２８に記載の光起電力モジュール。
【０２６０】
側面３０．相互接続基板は、複数の表面搭載多接合光起電力電池のそれぞれの間の相互接続と、複数のバイパスダイオードであって、複数のバイパスダイオードはそれぞれ、複数の表面搭載多接合光起電力電池のうちの１つ以上のものに相互接続される、複数のバイパスダイオードとを備え、複数のバイパスダイオードはそれぞれ、相互接続基板に搭載される、側面２８−２９のいずれか１つに記載の光起電力モジュール。
【０２６１】
側面３１．光起電力モジュールは、前表面積を備え、複数の表面搭載多接合光起電力電池は、前表面積の少なくとも７０％を被覆する、側面２８−３０のいずれか１つに記載の光起電力モジュール。
【０２６２】
側面３２．側面２８−３１のいずれか１つに記載の少なくとも１つの光起電力モジュールを備える、電力システム。
【０２６３】
側面３３．側面１４−２７のいずれか１つに記載の少なくとも１つの表面搭載多接合光起電力電池を相互接続基板に相互接続するステップを含む、光起電力モジュールを加工する方法。
【０２６４】
側面３４．相互接続するステップは、表面搭載するステップを含む、請求項３３に記載の方法。
【０２６５】
本明細書に開示される実施形態を実装する代替的方法がある。故に、本実施形態は、制限的ではなく、例証的と見なされるべきである。さらに、請求項は、本明細書で挙げられる詳細に限定されるべきではなく、それらの全範囲およびその均等物を享有する。
【図１】
2019519920.tif 000003
【図２Ａ】
2019519920.tif 000004
【図２Ｂ】
2019519920.tif 000005
【図３Ａ】
2019519920.tif 000006
【図３Ｂ】
2019519920.tif 000007
【図４Ａ】
2019519920.tif 000008
【図４Ｂ】
2019519920.tif 000009
【図５】
2019519920.tif 000010
【図６】
2019519920.tif 000011
【図７】
2019519920.tif 000012
【図８】
2019519920.tif 000013
【図９】
2019519920.tif 000014
【図１０】
2019519920.tif 000015
【図１１】
2019519920.tif 000016
【図１２】
2019519920.tif 000017
【図１３】
2019519920.tif 000018
【図１４】
2019519920.tif 000019
【図１５】
2019519920.tif 000020
【図１６Ａ】
2019519920.tif 000021
【図１６Ｂ】
2019519920.tif 000022
【図１７】
2019519920.tif 000023
【図１８】
2019519920.tif 000024
【図１９】
2019519920.tif 000025
【図２０】
2019519920.tif 000026
【図２１】
2019519920.tif 000027
【図２２】
2019519920.tif 000028
【図２３】
2019519920.tif 000029
【図２４】
2019519920.tif 000030
【図２５】
2019519920.tif 000031
【図２６】
2019519920.tif 000032
【図２７】
2019519920.tif 000033
【図２８】
2019519920.tif 000034
【図２９Ａ】
2019519920.tif 000035
【図２９Ｂ】
2019519920.tif 000036
【図２９Ｃ】
2019519920.tif 000037
【図３０Ａ】
2019519920.tif 000038
【図３０Ｂ】
2019519920.tif 000039
【図３０Ｃ】
2019519920.tif 000040
【図３１】
2019519920.tif 000041
【図３２】
2019519920.tif 000042
【図３３】
2019519920.tif 000043
【図３４】
2019519920.tif 000044
【図３５Ａ】
2019519920.tif 000045
【図３５Ｂ】
2019519920.tif 000046
【図３５Ｃ】
2019519920.tif 000047
【図３６Ａ】
2019519920.tif 000048
【図３６Ｂ】
2019519920.tif 000049
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月24日(2019.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光起電力モジュールであって、前記光起電力モジュールは、相互接続基板に搭載される複数の表面搭載多接合光起電力電池を備え、前記複数の表面搭載多接合光起電力電池のうちの少なくとも１つは、
前基板表面および後基板表面を有する基板と、
前記前基板表面を覆うヘテロエピタキシャル層と、
前記ヘテロエピタキシャル層の少なくとも第１の部分を覆う反射防止コーティングと、
前記ヘテロエピタキシャル層の第２の部分を覆い、前記ヘテロエピタキシャル層に電気的に接続されるパターン化キャップ領域と、
前記パターン化キャップ領域を覆い、それに電気的に接続される前側金属パッドであって、前記前側金属パッドは、底面を備える、前側金属パッドと、
前記後基板表面の一部の下に位置し、それに電気的に接続される後面はんだパッドと、
前記後基板表面の下に位置し、それから絶縁される前面はんだパッドと、
前記前面はんだパッドおよび前記前側金属パッドを相互接続する、前記基板およびヘテロエピタキシャル層を通して形成されるウエハ貫通ビアと、
前記後基板表面の一部の下に位置し、前記ウエハ貫通ビアの側壁上に配置される不動態化層であって、
前記ヘテロエピタキシャル層の前記少なくとも第１の部分を覆う前記反射防止コーティングの少なくとも一部は、前記ウエハ貫通ビアの前記側壁上の前記不動態化層と前記パターン化キャップ領域との間に、および、前記前側金属パッドと前記ヘテロエピタキシャル層との間に配置される、不動態化層と、
前記前側金属パッド、前記パターン化キャップ領域、および前記反射防止コーティングを覆う、光学接着剤と、
前記光学接着剤を覆うカバーガラスと
を備え、
前記相互接続基板は、
前記複数の表面搭載多接合光起電力電池のそれぞれの間の相互接続と、
複数のバイパスダイオードであって、前記複数のバイパスダイオードはそれぞれ、前記複数の表面搭載多接合光起電力電池のうちの１つ以上のものに相互接続される、複数のバイパスダイオードと
を備え、
前記複数のバイパスダイオードはそれぞれ、前記相互接続基板に搭載される、光起電力モジュール。
【請求項２】
前記基板は、厚さ１５０μｍ未満である、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項３】
前記表面搭載多接合光起電力電池は、０．０９ｇ／ｃｍ２未満の面積あたりの単位質量によって特徴付けられる、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項４】
前記ヘテロエピタキシャル層は、少なくとも２つの接合部を備える、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項５】
前記前側金属パッドは、底面を備え、
前記前面はんだパッドは、前記不動態化層および前記ウエハ貫通ビア内の前記前側金属パッドの前記底面の下に位置する、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項６】
前記側壁は、平滑表面を有し、前記後基板表面は、孔食を含まない、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項７】
前記１つ以上の表面搭載多接合光起電力電池のうちの前記少なくとも１つは、前記ウエハ貫通ビアを充填する金属を備える、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項８】
前記光起電力モジュールは、前表面積を備え、
前記複数の表面搭載多接合光起電力電池は、前記前表面積の少なくとも７０％を被覆する、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項９】
前記１つ以上の表面搭載多接合太陽電池のうちの前記少なくとも１つはさらに、０．５ｃｍ２〜５ｃｍ２の前表面積を有する、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項１０】
前記１つ以上の表面搭載多接合太陽電池のうちの前記少なくとも１つはさらに、０．０５ｇ／ｃｍ２〜０．１０ｇ／ｃｍ２の面積あたりの質量を有する、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項１１】
前記１つ以上の表面搭載多接合太陽電池のうちの前記少なくとも１つは、少なくとも１つの希薄窒化物サブセルを備える、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項１２】
前記１つ以上の表面搭載多接合太陽電池のうちの前記少なくとも１つは、少なくとも１つのＧａＩｎＮＡｓＳｂサブセルを備える、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項１３】
前記１つ以上の表面搭載多接合太陽電池のうちの前記少なくとも１つは、前記光起電力モジュールの前表面積の６０％〜９０％を被覆する、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項１４】
前記１つ以上の表面搭載多接合太陽電池のうちの前記少なくとも１つは、前記光起電力モジュールの前表面積の少なくとも７０％を被覆する、請求項１に記載の光起電力モジュール。
【請求項１５】
請求項１に記載の少なくとも１つの光起電力モジュールを備える、電力システム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの表面搭載多接合光起電力電池を前記相互接続基板に表面搭載することを含む、請求項１に記載の光起電力モジュールを加工する方法。
【請求項１７】
光起電力モジュールであって、前記光起電力モジュールは、相互接続基板に搭載される複数の表面搭載多接合光起電力電池を備え、前記複数の表面搭載多接合光起電力電池のうちの少なくとも１つは、
前基板表面および後基板表面を有する基板と、
前記前基板表面を覆うヘテロエピタキシャル層と、
前記ヘテロエピタキシャル層の第１の部分を覆う反射防止コーティングの第１の部分と、
前記ヘテロエピタキシャル層の第２の部分を覆うパターン化キャップ領域と、
前記基板を通して、かつ前記ヘテロエピタキシャル層を通して形成され、前記前側金属および前記前面はんだパッドを電気的に相互接続する、ウエハ貫通ビアと、
前記ヘテロエピタキシャル層の第３の部分を覆い、前記ウエハ貫通ビアの側壁上に配置される前記反射防止コーティングの第２の部分と、
前記後基板の一部の下に位置する不動態化層と、
前記不動態化層の一部の下に位置する前面はんだパッドと、
前記パターン化キャップ領域および前記反射防止コーティングの前記第２の部分を覆う、前側金属であって、前記前側金属および前記前面はんだパッドは、電気的に相互接続される、前側金属と、
前記後基板表面に電気的に相互接続される裏側金属と、
前記反射防止コーティングの前記第１の部分、前記パターン化キャップ領域、および前記前側金属を覆う、光学接着剤と、
前記光学接着剤を覆うカバーガラスと
を備え、
前記相互接続基板は、
前記複数の表面搭載多接合光起電力電池のそれぞれの間の相互接続と、
複数のバイパスダイオードであって、前記複数のバイパスダイオードはそれぞれ、前記複数の表面搭載多接合光起電力電池のうちの１つ以上のものに相互接続される、複数のバイパスダイオードと
を備え、
前記複数のバイパスダイオードはそれぞれ、前記相互接続基板に搭載される、光起電力モジュール。
【請求項１８】
前記基板は、厚さ１５０μｍ未満である、請求項１７に記載の光起電力モジュール。
【請求項１９】
前記表面搭載多接合光起電力電池は、０．０９ｇ／ｃｍ２未満の面積あたりの単位質量によって特徴付けられる、請求項１７に記載の光起電力モジュール。
【請求項２０】
前記ヘテロエピタキシャル層は、少なくとも２つの接合部を備える、請求項１７に記載の光起電力モジュール。
【請求項２１】
前記前側金属パッドは、底面を備え、
前記前面はんだパッドは、前記不動態化層および前記ウエハ貫通ビア内の前記前側金属パッドの前記底面の下に位置する、請求項１７に記載の光起電力モジュール。
【請求項２２】
前記側壁は、平滑表面を有し、前記後基板表面は、孔食を含まない、請求項１７に記載の光起電力モジュール。
【請求項２３】
前記１つ以上の表面搭載多接合光起電力電池のうちの前記少なくとも１つは、前記ウエハ貫通ビアを充填する金属を備える、請求項１７に記載の光起電力モジュール。
【請求項２４】
前記光起電力モジュールは、前表面積を備え、
前記複数の表面搭載多接合光起電力電池は、前記前表面積の少なくとも７０％を被覆する、請求項１７に記載の光起電力モジュール。
【請求項２５】
前記１つ以上の表面搭載多接合太陽電池のうちの前記少なくとも１つはさらに、０．５ｃｍ２〜５ｃｍ２の前表面積を有する、請求項１７に記載の光起電力モジュール。
【請求項２６】
前記１つ以上の表面搭載多接合太陽電池のうちの前記少なくとも１つはさらに、０．０５ｇ／ｃｍ２〜０．１０ｇ／ｃｍ２の面積あたりの質量を有する、請求項１７に記載の光起電力モジュール。
【請求項２７】
前記１つ以上の表面搭載多接合太陽電池のうちの前記少なくとも１つは、少なくとも１つの希薄窒化物サブセルを備える、請求項１７に記載の光起電力モジュール。
【請求項２８】
前記１つ以上の表面搭載多接合太陽電池のうちの前記少なくとも１つは、少なくとも１つのＧａＩｎＮＡｓＳｂサブセルを備える、請求項１７に記載の光起電力モジュール。
【請求項２９】
前記１つ以上の表面搭載多接合太陽電池のうちの前記少なくとも１つは、前記光起電力モジュールの前表面積の６０％〜９０％を被覆する、請求項１７に記載の光起電力モジュール。
【請求項３０】
前記１つ以上の表面搭載多接合太陽電池のうちの前記少なくとも１つは、前記光起電力モジュールの前表面積の少なくとも７０％を被覆する、請求項１７に記載の光起電力モジュール。
【請求項３１】
請求項１７に記載の少なくとも１つの光起電力モジュールを備える、電力システム。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの表面搭載多接合光起電力電池を前記相互接続基板に表面搭載することを含む、請求項１７に記載の光起電力モジュールを加工する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の側面によると、多接合光起電力電池を加工する方法は、半導体ウエハを提供するステップであって、半導体ウエハは、前基板表面および後基板表面を有する、基板と、前基板表面を覆う、ヘテロエピタキシャル層と、ヘテロエピタキシャル層の第１の部分を覆う、パターン化キャップ領域とを備える、ステップと、ヘテロエピタキシャル層から基板内まで延在するウエハ貫通ビアをエッチングするステップと、ヘテロエピタキシャル層の第２の部分の上およびウエハ貫通ビアの側壁ならびに底部の上に反射防止コーティングを堆積させるステップと、ウエハ貫通ビア上の底部上の反射防止コーティングをエッチングし、基板を露出するステップと、パターン化キャップ領域の少なくとも一部、パターン化キャップ領域内の反射防止コーティング、ウエハ貫通ビアの側壁、およびウエハ貫通ビアの底部を覆う、前面接点を堆積させるステップと、前面接点、パターン化キャップ領域、および反射防止コーティングを覆う、光学接着剤を適用するステップと、光学接着剤を覆う、カバーガラスを適用するステップと、基板を薄化するステップとを含む。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
前基板表面および後基板表面を有する基板と、
上記前基板表面を覆うヘテロエピタキシャル層と、
上記ヘテロエピタキシャル層の一部を覆い、それに電気的に接続される前面接点と、
上記前面接点および上記ヘテロエピタキシャル層を覆う光学接着剤と、
上記光学接着剤を覆うカバーガラスと、
上記後基板表面の一部の下に位置し、それに電気的に接続される後面はんだパッドと、
上記後基板表面の下に位置し、それから絶縁される前面はんだパッドと、
上記前面はんだパッドおよび上記前面接点を相互接続するウエハ貫通ビアと
を備える、表面搭載多接合光起電力電池。
（項目２）
上記基板は、厚さ１５０μｍ未満である、項目１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
（項目３）
上記表面搭載多接合光起電力電池は、０．０９ｇ／ｃｍ２未満の面積あたりの単位質量によって特徴付けられる、項目１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
（項目４）
上記ヘテロエピタキシャル層は、少なくとも２つの接合部を備える、項目１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
（項目５）
上記ヘテロエピタキシャル層の第１の部分を覆う反射防止コーティングと、
上記ヘテロエピタキシャル層の第２の部分を覆うパターン化キャップ領域と、
上記パターン化キャップ領域を覆い、それに電気的に接続される前側金属パッドであって、上記前側金属パッドは、底面を備える、前側金属パッドと、
上記後基板表面から上記前側金属パッドまで延在するウエハ貫通ビアであって、上記ウエハ貫通ビアは、側壁を備える、ウエハ貫通ビアと、
上記後基板表面の一部および上記ウエハ貫通ビアの上記側壁を覆う不動態化層と、
上記不動態化層および上記ウエハ貫通ビア内の上記前側金属パッドの上記底面の下に位置する金属層と
をさらに備え、
上記ヘテロエピタキシャル層の上記少なくとも第１の部分を覆う上記反射防止コーティングの少なくとも一部は、上記ウエハ貫通ビアの上記側壁上の上記不動態化層と上記パターン化キャップ領域との間に、および、上記前側金属パッドと上記ヘテロエピタキシャル層との間に配置される、項目１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
（項目６）
上記ウエハ貫通ビアは、平滑な側壁表面によって特徴付けられ、上記後基板表面は、孔食を含まない、項目１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
（項目７）
上記ヘテロエピタキシャル層の第１の部分の下に位置する反射防止コーティングと、
上記ヘテロエピタキシャル層の第２の部分の下に位置するパターン化キャップ領域と、
上記反射防止コーティングおよび上記パターン化キャップ領域の一部を覆う前側金属と、
上記後基板表面から上記反射防止コーティングの一部を通して延在するウエハ貫通ビアと、
上記ウエハ貫通ビアの側壁を覆う不動態化層と、
上記不動態化層を覆い、上記ウエハ貫通ビアの底部を塞ぐ金属層と、
上記金属層を覆い、上記ウエハ貫通ビアを充填する金属と
をさらに備える、項目１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
（項目８）
上記前側金属の一部と上記ヘテロエピタキシャル層との間にＡＲＣ層をさらに備える、項目１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
（項目９）
上記ウエハ貫通ビア側壁の一部と上記パターン化キャップ領域との間にＡＲＣ層をさらに備える、項目１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
（項目１０）
項目１に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池を備える、光起電力モジュール。
（項目１１）
前相互接続基板表面および後相互接続基板表面を備える相互接続基板と、
上記相互接続基板に搭載される、項目１に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池と
を備える、項目１０に記載の光起電力モジュール。
（項目１２）
上記相互接続基板は、
項目１に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池のそれぞれの間の相互接続と、
複数のバイパスダイオードであって、上記複数のバイパスダイオードはそれぞれ、項目１に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池のうちの１つ以上のものに相互接続される、複数のバイパスダイオードと
を備え、
上記複数のバイパスダイオードはそれぞれ、上記相互接続基板に搭載される、項目１１に記載の光起電力モジュール。
（項目１３）
上記光起電力モジュールは、前表面積を備え、
項目１に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池は、上記前表面積の少なくとも７０％を被覆する、項目１６に記載の光起電力モジュール。
（項目１４）
項目１０に記載の光起電力モジュールを備える、電力システム。
（項目１５）
項目１に記載の表面搭載多接合光起電力電池のうちの少なくとも１つを相互接続基板に表面搭載することを含む、光起電力モジュールを加工する方法。
（項目１６）
半導体ウエハを提供することであって、上記半導体ウエハは、
前基板表面および後基板表面を有する基板と、
上記前基板表面を覆うヘテロエピタキシャル層と、
上記ヘテロエピタキシャル層の一部を覆い、それに電気的に接続される前面接点と、
上記前面接点および上記ヘテロエピタキシャル層を覆う光学接着剤と、
上記光学接着剤を覆うカバーガラスと
を備える、ことと、
上記基板を薄化することと
を含む、多接合光起電力電池を加工する方法。
（項目１７）
上記前面接点を上記後基板表面の下に位置する前接触パッドに相互接続するウエハ貫通ビアを形成することをさらに含む、項目１６に記載の方法。
（項目１８）
上記後基板表面に相互接続される後面接点を形成することをさらに含む、項目１６に記載の方法。
（項目１９）
上記基板を薄化することは、ウェットエッチング、裏面研削、リフトオフ、または前述のうちのいずれかの任意の組み合わせを含む、項目１６に記載の方法。
（項目２０）
前基板表面および後基板表面を有する基板と、
上記前基板表面を覆うヘテロエピタキシャル層と、
上記ヘテロエピタキシャル層の一部を覆い、それに電気的に接続される前面接点と、
上記前面接点および上記ヘテロエピタキシャル層を覆う光学接着剤と、
上記光学接着剤を覆うカバーガラスと、
上記後基板表面の一部の下に位置する不動態化層と、
上記不動態化層の一部の下に位置する後金属パッドと、
上記前金属接点および上記後金属パッドを電気的に相互接続するウエハ貫通ビアと、
上記後基板表面に電気的に接続される裏側金属と
を備える、表面搭載多接合光起電力電池。
（項目２１）
上記ヘテロエピタキシャル層の一部を覆うパターン化キャップ領域と、
上記ヘテロエピタキシャル層の一部を覆う反射防止コーティングと
を備え、
上記前面接点は、上記パターン化キャップ領域を覆い、上記パターン化キャップ領域に電気的に接続される、項目２０に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
（項目２２）
上記反射防止コーティングは、上記パターン化キャップ領域内で上記ヘテロエピタキシャルを覆い、
上記反射防止コーティングは、上記ウエハ貫通ビアの上記側壁を覆う、項目２１に記載の表面搭載多接合光起電力電池。
（項目２３）
項目２０に記載の複数の上記表面搭載多接合光起電力電池を備える、光起電力モジュール。
（項目２４）
前相互接続基板表面および後相互接続基板表面を備える相互接続基板と、
上記相互接続基板に搭載される、項目２０に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池と
を備える、項目２３に記載の光起電力モジュール。
（項目２５）
上記相互接続基板は、
項目２０に記載の上記複数の表面搭載多接合光起電力電池のそれぞれの間の相互接続と、
複数のバイパスダイオードであって、上記複数のバイパスダイオードはそれぞれ、項目２０に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池のうちの１つ以上のものに相互接続される、複数のバイパスダイオードと
を備え、
上記複数のバイパスダイオードはそれぞれ、上記相互接続基板に搭載される、項目２４に記載の光起電力モジュール。
（項目２６）
上記モジュールは、前表面積を備え、
項目２０に記載の複数の表面搭載多接合光起電力電池は、上記前表面積の少なくとも７０％を被覆する、項目２３に記載の光起電力モジュール。
（項目２７）
項目２３に記載の光起電力モジュールを備える、電力システム。
（項目２８）
項目２０に記載の表面搭載多接合光起電力電池のうちの少なくとも１つを相互接続基板に相互接続することを含む、光起電力モジュールを加工する方法。
（項目２９）
相互接続することは、表面搭載することを含む、項目２８に記載の方法。
（項目３０）
半導体ウエハを提供することであって、上記半導体ウエハは、
前基板表面および後基板表面を有する基板と、
上記前基板表面を覆うヘテロエピタキシャル層と、
上記ヘテロエピタキシャル層の第１の部分を覆うパターン化キャップ領域と
を備える、ことと、
上記ヘテロエピタキシャル層から上記基板内まで延在するウエハ貫通ビアをエッチングすることと、
上記ヘテロエピタキシャル層の第２の部分の上および上記ウエハ貫通ビアの側壁ならびに底部の上に反射防止コーティングを堆積させることと、
上記ウエハ貫通ビアの上記底部上の上記反射防止コーティングをエッチングし、上記基板を露出することと、
上記パターン化キャップ領域の少なくとも一部、上記パターン化キャップ領域内の上記反射防止コーティング、上記ウエハ貫通ビアの上記側壁、および上記ウエハ貫通ビアの上記底部を覆う、前面接点を堆積させることと、
上記前面接点、上記パターン化キャップ領域、および上記反射防止コーティングを覆う、光学接着剤を適用することと、
上記光学接着剤を覆うカバーガラスを適用することと、
上記基板を薄化することと
を含む、多接合光起電力電池を加工する方法。
【国際調査報告】
2019519920.tif 000050
2019519920.tif 000051
2019519920.tif 000052